丰中子区近132Sn原子核的壳演化研究进展

弱束缚区原子核传统幻数的消失和新幻数的产生一直是放射性核束物理的前沿研究方向.近年来,基于世界各地大科学装置的研究已经积累了丰硕的成果.在远离稳定线的轻丰中子区,人们已经发现8,20,28传统中子幻数的消失和新中子幻数14,16,34等的出现.在中重丰中子区,已有的实验和理论研究显示,50和82传统中子闭壳随着中质比的增大,有减弱直至消失的趋势.利用日本理化学研究所的放射性束流装置,我们开展了对~(123)Pd和~(125)Pd核的β衰变实验研究,在衰变子核~(123)Ag和~(125)Ag的低激发能区发现了具有β放射性的同核异能态.利用新发现的同核异能态,讨论了奇质量Ag同位素核中由πg_(9/2)和πp_(1/2)两个轨道形成的Z=40亚闭壳能隙在N=82附近的演化,发现在N=82处,Z=40亚闭壳能隙可能存在明显的减小.为进一步了解壳演化的微观机制,使用包含张量力的壳模型计算了这个质量区单粒子轨道的演化.结果显示,相比于N=50处,Z=40亚闭壳能隙在N=82处存在明显的减小,张量力对Ag同位素中πg_(9/2)和πp_(1/2)轨道以及Z=40亚闭壳能隙在接近N=82时的演化起到非常重要的作用.     

丰中子锂同位素的Gamow壳模型计算

对丰中子锂同位素~(7～10)Li进行了现实核力Gamow壳模型计算,研究了同位素链接近中子滴线区的弱束缚和非束缚核的性质,并探讨了单粒子能级中能量高于费米面的连续谱对弱束缚核的低激发能级及其衰变性质的影响.本文从现实核力CD-Bonn势出发,在由质子轨道0p_(3/2)0p_(1/2)与中子轨道0p_(3/20)p_(1/2),及p_(1/2)分波中更高能量的连续谱轨道构成的模型空间内开展Gamow壳模型计算,得到同时具有激发能量与能级共振宽度物理意义的复本征能量.计算结果表明,现实核力Gamow壳模型能同时对稳定束缚以及弱束缚的原子核给出准确的激发能级以及高于核子发射阈值的共振能级的共振宽度.在对~(10)Li的计算中,现实核力Gamow壳模型计算证实了连续谱效应在弱、非束缚核能谱中具有重要的影响.另外,对于弱、非束缚核能级的共振宽度,现实核力相比唯象核力在Gamow壳模型计算中能够给出与实验结果更为吻合的结果,说明对于弱、非束缚原子核,基于拟合稳定核性质的相互作用存在一定缺陷,不能准确描述费米面附近高能核子的关联,而使用适当重整化的现实核力可以避免这一问题.     

北京丰中子束流装置及其应用前景

放射性核束物理和核天体物理是国际核物理研究的前沿,关键科学问题包括:壳演化和新幻数、原子核的中子稳定极限(中子滴线)、超重新元素的合成、原子核的晕结构、新的衰变模式、宇宙中铁以上重元素的核合成机制等.为了解决这些关键科学问题,世界各国都投入大量人力物力建造可以用来产生放射性核束的大型实验装置.综述了国内外已有、在建和计划中的核物理不稳定核束装置情况,并介绍了新一代装置——北京丰中子束流装置(BISOL)的设想.BISOL装置计划采用反应堆和强流氘加速器双驱动源,综合在线同位素分离和炮弹碎裂两种成熟技术,可产生比国内外现有装置强度高1~2个量级的极端丰中子束流,同时通过建设强流氘加速器,提供国际最强的加速器中子源之一,以此为基础大力推进核能系统材料研究.     

强磁场对中子星壳层结构的影响

中子星内壳层是由原子核与其周围的自由中子气和电子气共存而构成的非均匀物质.天文观测表明部分中子星内部可能存在高达10~(18)G的强磁场.因此中子星的内壳层结构会受到强磁场的明显影响.本文采用相对论平均场理论描述核子间相互作用,并考虑了质子和中子的反常磁矩.利用Wigner-Seitz近似描述中子星内壳层中的非均匀分布物质,并采用自洽Thomas-Fermi近似方法处理在强磁场环境中WignerSeitz原胞内的核子以及电子分布,从而研究强磁场对中子星内壳层中的非均匀相结构以及壳核相变等性质的影响.计算结果表明,与无磁场情况相比,内壳层中非均匀物质的每核子结合能、原子核pasta相结构和壳核相变密度等性质在磁场B≤10~(17)G的环境中不会发生明显变化.而B≥10~(18)G的强磁场会对中子星内壳层中的pasta相结构产生重要影响,使各种pasta相的每核子结合能降低,非球形原子核出现的阈密度和壳核相变密度减小.随着磁场强度B的增加,球形Wigner-Seitz原胞的半径减小,同时原胞内的核子分布变得更加弥散.     

用于不稳定原子核研究的共线激光谱仪研制进展

不稳定原子核的基本性质是研究核结构的重要探针之一,有助于我们理解丰中子/丰质子核中出现的新奇物理现象,也是检验和发展核理论模型的重要依据.利用精密激光谱学技术测量核外电子的超精细结构光谱,可以精确提取不稳定原子核基态和长寿命同核异能态的自旋、磁矩、电四极矩和电荷半径等多个基本性质.本文简单介绍了国际上激光谱学技术的发展现状和超精细结构光谱的测量原理.在此基础上,详细介绍了在我国研制的基于荧光探测的共线激光谱系统及近期的优化升级现状.通过测量Ti原子和Ca离子的高分辨共振谱,有效验证了共线激光谱设备的整体性能.最后,结合我国现有和发展中放射性核束装置的物理目标,提出进一步优化升级激光谱技术,提高其分辨率和灵敏度,并用于不稳定核研究的计划.     

轻核中多粒子关联的一些基本结构

六十年代以来,一系列实验事实告诉我们,原子核内核子之间的关联是有规律的,存在着一些基本的结构。例如,原子核的奇偶质量差及偶-偶核单粒子激发能谱的能隙现象反映了同类核子之间的对关联结构。这就是大家熟知的原子核的超导现象。近年来,随着重离子反应研究的进展,人们对核内n-p关联的重要性有了进一步的认识。我们知道,原子核内两个质子、两个中子结合得特别紧,一系列球形     

核裂变和核聚变

核裂变是一个原子核分裂成几个原子核的变化。只有一些质量非常大的原子核像铀、钍等才能发生核裂变。这些原子的原子核在吸收一个中子以后会分裂成两个或更多个质量较小的原子核,同时放出2个到3个中子和很大的能量,又能使别的原子核接着发生核裂变……使过程持续进行下去,这种     

基于形变相对论连续谱Hartree-Bogoliubov理论构建高精度原子核质量表

质量是原子核最基本的物理量之一,是理解核子间相互作用、揭示壳结构演化和确定滴线位置的关键,是研究核反应和核衰变的基本信息,同时也是探索元素起源等问题必需的核物理输入量,对粒子物理与核物理、天体物理和宇宙学等学科至关重要.尽管短寿命原子核质量的测量工作已经取得很大进展,但是在可预见的将来,大部分远离稳定谷的奇特原子核质量仍依赖理论模型预言和计算.本文介绍了原子核质量模型的重要发展历程、相对论密度泛函理论描述原子核现象的成功、基于相对论连续谱Hartree-Bogoliubov理论构建的目前唯一考虑连续谱效应的原子核质量表,以及拟基于形变相对论连续谱Hartree-Bogoliubov理论建立高精度原子核质量表的最新进展和展望.     

N=100附近同中子偶偶核高-K转动带的组态限制计算

通过基于Skyrme Hartree-Fock(HF)的组态限制推转壳模型方法系统计算了N=100附近同中子原子核的基态带和高-K转动带.采用粒子数守恒(particle-number-conserving,PNC)方法处理对相互作用.计算的基带和边带都很好地描述了实验转动惯量.对~(160)Sm,~(164)Dy,~(166)Er和~(168)Yb同中子核的K~π=6~-转动带,~(168)Er和~(170)Yb的K~π=4~-转动带以及~(170)Er和~(172)Yb的K~π=6~-转动带进行了系统的研究,并对其进行了相应的微观解释.同时,还预言了~(158)Nd和~(162)Gd同中子核的K~π=6~-转动带以及~(160)Nd,~(162)Sm,~(164)Gd和~(166)Dy同中子核的K~π=4~-转动带.深入研究了原子核转动特性,并对将来的实验提供了有用的信息.     

清晰地看看原子核……

核物理学起始于原子核的发现。近80年以前,恩斯特·卢瑟福(Ernest Rutherford)和他的同事在曼彻斯特大学发现,原子的所有质量几乎都集中在小小的中心核上。以后几年,实验显示了原子核含有带正电荷的质子,以及电中性的中子。有关质子和中子在原子核中如何排列的基本问题,至今还没有答案,也不存在能够描述所有种类原子核的唯一的理论。在过去的50年中,物理学家提出了描述原子核结     

重离子核物理

所谓重离子就是指一切质量大于氦核的原子核的总称.重离子核物理乃是利用能量接近或超过靶核库仑位垒的炮弹轰击各种原子核,从而研究原子核的结构性质、衰变性质和原子核反应规律的一门学科.它是原子核物理的重要分支,而且是当代原子核物理的一个十分活跃的前沿阵地. 为了识别原子核,人们习惯于把各种原子核按其组成的中子数(N)、质子数(Z)标绘在核素图上(见图1).天然存在的稳定同位素,图中用黑方块表示,大致分布在一条很窄的斜线上,称为β稳定线.这些核素     

现实核力Gamow壳模型计算丰中子碳同位素

远离β稳定线的弱束缚原子核存在很多奇特的现象,已成为当前核物理研究的热点.在通过理论描述这些非稳定区域时,束缚态、共振态与连续态的耦合效应变得尤为突出.与此同时,很多工作也表明了三体力在计算原子核结构时的重要性.本文以丰中子碳同位素为研究对象,采用现实核力Gamow壳模型,从手征有效场论的N~3LO两体与N~2LO三体核力出发,同时考虑束缚态、共振态与连续态,计算了碳同位素基态与第一个2~+激发态的位置.我们的计算给出了正确的滴线位置,验证了氧同位素中子数N=14的壳结构在碳同位素中消失的现象,同时预言了N=16的壳结构.我们将包含与不包含三体力的计算结果进行了比较,显示出三体力对于描述滴线区原子核的重要性.此外,三体力的引入还可以升高第一个2~+激发态的位置,得到与实验更加符合的激发态能量.     

是否存在稳定的高原子序数原子核?

自然界中的原子核绝大多数是稳定的,形成所谓的β稳定区域.原子序数Z83的重核和超重核不稳定,可以发生裂变或α,β衰变,寿命总体随着原子序数增加而减小.对于是否存在稳定的高原子序数原子核一直存在争议.本文主要从历史、当前超重元素实验合成状况和量子力学壳模型等方面,讨论"是否存在稳定的高原子序数原子核".     

基于HIRFL-CSR的原子核质量测量实验进展

质量是原子核最基本的性质之一,核质量数据被广泛应用于核结构及核天体物理等多个研究领域.短寿命原子核质量的高精度测量是核物理研究的前沿课题.基于兰州重离子加速器装置HIRFL-CSR(cooler storage ring of heavy ion research facility in Lanzhou),我们建设了先进的等时性质谱术,精确测量了一批短寿命原子核的质量,研究了核结构及核天体物理中的前沿科学问题.本文介绍了国际研究现状,回顾了冷却储存实验环(experimental cooler storage ring, CSRe)质量测量发展过程,综述了近期取得的一些代表性成果,并对未来工作进行了展望.     

关于原子核质量的新公式

质量(或结合能)是原子核最重要的基本性质之一。一个好的结合能公式,对于分析许多问题,例如α衰变、β衰变、核反应Q值及裂变等,都是很有用的。最近,达诺斯(M.Danos)与席雷(V.Giliet)提出了一个原子核的结合能新公式[,]。魏茨泽克(Weizs注eker)原来的结合能半经验公式中的对称能项及对能项被代之以与S认群的卡塞米     

金属离子的能量半径及其应用

大家早已知道,一个具有8-电子外壳的金属离子(以下简称惰型金属离子),与一个非惰性气体原子外电子壳结构的金属离子(以下简称非惰型金属离子),尽管它们彼此具有相同的电荷和相近的半径,其所表现的性质(如其盐的点阵能、离子的水合热等)往往相差较大。因此仅用离子的电荷、半径,统一比较它们的性质是困难的。本文提出金属离子的能量半径,尝试应用金属离子的能量半径和电荷,在一定范围内,可以将上述两类离子统一起来比较它们的性质。     

质子发射核结构研究进展

关于远离β稳定线的原子核的研究是当前原子核结构领域的一个重要前沿.质子发射现象是远离β稳定线的原子核的一种重要衰变模式,可以为研究质子滴线附近的原子核性质提供宝贵的信息.现代实验技术已经能够比较深入地研究极端条件下的原子核结构情况,许多最新实验结果为人们理解奇特原子核的性质起到了重要作用.本文试图综述近年来国际上关于质子发射核研究的进展,旨在为质子发射核结构研究提供一些参考.     

中高能重离子碰撞中奇异粒子产生和超核形成机制

中高能重离子碰撞可以形成大于饱和密度的核物质状态.高密核物质中奇异粒子成分影响核物质状态方程.重离子碰撞是产生丰中子超核的唯一途径.本文评述了中高能重离子碰撞中奇异粒子研究最新进展,讨论了在我国强流重离子加速器(HIAF)上开展核物质状态方程和丰中子超核研究的可行性.基于兰州量子分子动力学模型,以反应系统~(58)Ni+~(58)Ni和~(197)Au+~(197)Au为例,分析了阈能附近奇异粒子产生动力学和高密核物质状态方程;系统研究了Λ超核形成动力学机制并给出了超核的质量、电荷、动能分布和动能谱;讨论了核物质状态方程和碰撞中心度对奇异粒子产生和超核形成的影响.研究结果表明,K介子在高动能部分产额可以提取高重子密度下核物质状态方程;Λ超子与核子相互作用势会影响超核的形成,如吸引的相互作用势有利于超核的形成;重离子碰撞有利于形成轻质量区超核并且碰撞中心度对超核的形成有重要影响.     

核的摆动

原子核里面存在着许多种振动和转动运动。最近,发现了一种新的模式(运动方式),它仅存在于变形核中。变形的核有椭球的形状,中子和质子或多或少地均匀分布在椭球内面。在这个新发现的摆动模式中,质子椭球对于中子的分布是略为有些倾斜,两个椭球围绕一个共同的轴摆动。摆动伴随着质子运动发生的电流,这就提供了这个模式的实验信号;在摆动模式中,核可以为电子散射或光子吸收所激发。摆动模式是在西德的达木斯塔特(Darmstadt)电子直线加速器所进行的电子散射实验中首先发现     

π介子与原子核

原子核是由什么组成的?也许读过中学物理的人都能回答。那末,你是否对“原子核是由质子和中子组成的”这种答案的精确性产生过怀疑呢?为了说明这个问题,让我们简单回顾一下原子核组成的认识过程。历史的回顾1911年,物理学家卢瑟福在α散射的实验中发现了带正电的原子核的存在.1917年,他又在α与氦核的碰撞实验中发现了质子。当时人们已经知道了质子