兰州重离子加速器及热核和远离核实验研究

当代原子核物理的前沿是极端条件下原子核的研究.重离子核物理正沿着能量(激发能、核温度)、同位旋和自旋3个维度及非核自由度不断取得新的进展.与重离子物理的发展相适应,重离子加速器技术正在向更高能量、多种类放射性束和高品质(低能散和低发射度)束流3个方向发展.兰州重离子加速器(HIRFL)是加速低、中能重离子束流的回旋加速器系统(见图1).近年来在HIRFL上进行了炮弹碎裂(PF)型放射性束流线RIBLL和电子回旋共振(ECR)离子源的研制.这是HIRFL最重要的发展升级.利用HIRFL系统和其他实验装置,中国科学院近代物理研究所(IMP)在重离子物理关于热核和远离稳定线原子核前沿领域的实验研究中取得了重要进展.本文以PF型RIBLL和ECR离子源研制为重点,介绍HIRFL的最新发展;综述 HIR-FL上的中能重离子碰撞热核性质研究,包括轻粒子发射时标和发射源时空演化、三和四重碎片发射、复杂碎片发射机制、靶余核质量产额分布和相关衰变机制、热核限制性温度和不稳定核在平面和出平面发射等;本文还讨论近代物理研究所在HIRFL和高压倍加器强中子源及其他实验装置上远离稳定线新核素的合成,及远离核衰变性质和核结构研究的重要进     

兰州重离子加速器研究装置HIRFL

兰州重离子加速器装置HIRFL是目前我国规模最大、加速离子种类最多、能量最高的重离子研究装置,主要技术指标达到国际先进水平,是世界上几个重要的核物理研究设施之一.HIRFL由ECR离子源、扇聚焦回旋加速器SFC、分离扇回旋加速器SSC、放射性束流分离线RIBLL1和RIBLL2、冷却储存环主环CSRm和实验环CSRe等主要设施组成.HIRFL具有加速全离子的能力,可提供多种类、宽能量范围、高品质的稳定核束和放射性核束,用以开展重离子物理及交叉学科研究.本文重点介绍了兰州重离子加速器装置HIRFL的发展现状以及取得的系列成果,同时对国内外重离子加速器装置的发展现状做了简要介绍.     

谐波电子迴旋脉塞的注波互作用

近年来,电子迴旋脉塞即gyrotron的主要研究方向之一是如何降低工作磁场,以获取短毫米和亚毫米波长相干辐射,或有利于实现器件的小型化永磁包装,进一步开拓电子迴旋脉塞的实际应用范围。其中,谐波电子迴旋脉塞(harmonic gyrotron)十分引人注目。 在电子迴旋脉塞的理论研究方面,Dring和Wei采用调制系数、失谐参量和迴旋轨道     

封面说明

正原子核是物质结构的一个基本微观层次,核物理研究中的重大科学涉及核力以及核力管控核中核子的方式.定量地理解这些科学问题,需要构建不同特征的"核场所",沿着不同的"途径",采取不同的"方法"来探究原子核的特性.为此,现代核物理研究主要依托大型科学研究装置,采用先进的实验技术和方法来研究不稳定原子核的静态(核结构)和动态(核反应)性质.兰州重离子加速器研究装置HIRFL是我国规模最大、加速离子种类最多、能量最高的重离子研究装置,主要技术指标达到国际先进水平.     

现今世界上最大的重离子回旋加速器建成

现今世界上最大的重离子回旋加速器——法国国家重离子加速器 GANIL 已在法国卡昂建成。GANIL 是一个由两台大型普通(非超导)回旋加速器组成的串列系统。两级串列设计是现今在重离子回旋加速器中达到较高能量的有效途径。放在两台加速器之间的剥离膜可将重离子的净电荷增大到四倍。GANIL 的两台加速器是相同的分离扇等时性回旋加速器(K=400兆电子伏)。每台加速器有四扇磁铁(每块重400吨),平均磁场强度为1.6忒斯拉。四个磁铁间隙中有两个加有射频加速电场。GANIL 用来加速从碳到铀的所有离子。加速最大能量从较轻离子约100兆电子伏/核子逐渐下降到周     

β衰变与同位旋对称性破缺

研究同位旋对称性破缺对于深入理解核力与核结构有着重要意义.我们在兰州重离子加速器国家实验室放射性束流线终端采用双面硅条与高纯锗组成强大的探测器阵列,精确测量sd壳质子滴线附近原子核β衰变性质,然后与其镜像核的衰变性质进行对比,系统性研究轻核区同位旋对称性破缺现象.     

太阳射电SVC迴旋共振辐射模型

太阳射电缓变成分(ZVC)是产生于迴旋共振辐射和轫致辐射的联合机制.由于迴旋共振辐射在该联合机制中占压倒优势,因而我们计算了它在单极黑子活动区中的一个模型.在本文模型中,活动区上空的物理条件(电子密度、电子温度和磁场)从黑子中心到附近宁静区连续     

發現第102号元素

一个由瑞典、英国、美国的科学家組成的研究小組發現了第102号元素。他們的实驗是在斯德哥尔摩的諾貝尔研究所里进行的,在实驗过程中他們利用了这个研究所的225厘米迴旋加速器把碳离子加速,并用这样加速了的碳离子轟击鋦244。碳离子有碳12、     

激光加速器中的靶科学与技术

激光加速器通过激光打靶产生高能带电粒子,是一种极具潜力的新型加速器.与“靶”相关的科学与技术,对激光加速器性能的提升、设备的实用化与普及起着至关重要的作用.本文概述靶科学与技术对激光加速器的重要意义,探讨其中的关键问题,着重介绍北京大学重离子物理研究所研究团队在相关领域取得的进展.通过与纳米科技结合,我们创立发展了碳纳米管靶体系,成功解决了临界密度靶难题;设计并构建双层纳米靶,实现了重离子级联加速过程,解决了短脉冲激光加速重离子/超重离子时高效电离与长时间加速难以兼得的瓶颈问题,创纪录地获得了580 MeV碳离子与1.2 GeV金离子;攻克了高品质靶材批量制备、靶材损伤阈值测控、高精度瞄靶、重频打靶等关键技术,有力推动了激光离子加速器实用化进程.     

湖南益阳元古代科马提岩发现鬣刺结构

湖南省益阳市南郊石咀塘-桃花岭一带,元古界冷家溪群下部发育2000余米厚的变质基性火山岩系,出露面积达20km~2。该火山岩系以熔岩为主,呈岩流产出,其次为凝灰岩、层凝灰岩、火山角砾-岩屑凝灰岩;两个喷溢旋迴,第一旋迴出露完整,第二旋迴多被第四系沉积物所覆盖;并与其顶底的沉积变质岩系呈整合接触关系。第一旋迴火山岩系熔岩具典型的水下喷     

封面说明

正重离子加速器具有重要的科学作用和社会意义,是研究物质微观结构、宇宙演化、解决人类有关生存环境问题的有效手段,如探索原子核存在的极限,探究宇宙中铁到铀元素的来源以及能量的起源,探究太阳系的演化过程等.此外,重离子加速器可为应用研究提供独特的实验条件,可开展先进能源相关材料研究、生命科学研究、高效生物农业研究、空间辐照效应研究等.中国科学院近代物理研究所是一个依     

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.     

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.     

自然信息

核物质的更致密的核心利用重离子的高能碰撞,研究核物质被压缩成高密度状态时的性质,对于了解星体构造、宇宙起源和物质结构均有着重要的意义,所以近年来这项研究很受各方面的重视。由加利福尼亚的劳伦斯伯克利实验室(LBL)的波斯坎泽(A.Poskanzer)等人领导的一个科学家小组,在该实验室的Bevalac加速器     

北京大学射频四极场加速器研究及创新实践

北京大学射频四极场(radio frequency quadruple,RFQ)加速器课题组在陈佳洱院士带领下,先后于1994、1999年提出并研制出我国第一台重离子整体分离环300 keV N⁺和1 Me V O⁺RFQ加速器;为提高离子的加速效率,提出分离作用RFQ加速器结构,研制出结构样机并完成束流验证;提出用RFQ加速器同时加速同荷质比正负离子的新思想,并在两台已建成的RFQ加速器上完成束流验证,通过模拟再现了正负离子自动聚束和加速的过程,用同轴快靶成功观测到正负氧离子的微观束流波形;发展了RFQ均温束流传输的束流动力学设计思想,研制出国内首台基于RFQ的中子成像装置,该四杆型D⁺RFQ加速器是国际上迄今为止运行频率最高的四杆型D⁺RFQ加速器;与中国科学院高能物理研究所、中国原子能科学研究院合作,研制了352 MHz质子RFQ工艺模型腔,有效地助推了中国首台质子加速器驱动次临界系统(accelerator driven sub-critical system,ADS)RFQ加速器的研制.北...     

250万年以来的37个气候旋迴

第四纪气候演化的重要特征为冰期与间冰期的交替旋迴。自70年代早期以来,四次冰期的经典模式逐渐被多重冰期的概念所替代。然而,第四纪气候到底经历了多少次冷暖旋迴,至今仍然是一个亟待解决的重要问题。     

科学之窗

H7原子诞生最近,法国重离子加速器国家实验室(GANIL)利用He8来轰击C12,发现了新氢原子H7。H7带有1个质子和6个中子,是目前氢原子家族中最重的同位素。     

Ni~+-Fe、Ni~+-Ni、Ni~+-Zn和Fe~+-Fe等碰撞体系电子提升和电荷变化的分子轨道理论的计算

一、引言 近年来利用加速器进行原子物理方面的研究已引起人们很大的兴趣,特别是通过加速离子轰击各种材料靶片产生X射线的测量得到了许多有意义的信息。这一研究在探讨碰撞机制、重离子与物质相互作用的规律以及开发重离子束新应用是十分重要的。     

相对论重离子碰撞中正反粒子椭圆流的劈裂

相对论重离子碰撞是研究极端高温高密条件下新物质形态及量子色动力学相图的重要实验手段,而椭圆流是相对论重离子碰撞的重要实验观测量.近年来在美国布鲁克海文国家实验室的相对论重离子对撞机上进行束流能量扫描实验,研究人员发现了一些异于极端相对论重离子碰撞的行为,比如正反粒子椭圆流的劈裂.基于拓展的多相输运模型,可以通过正反粒子的不同平均场势来解释该实验现象,并可据此提取高重子及同位旋化学势下夸克物质的状态方程及相图信息.     

低于20nm的SⅩ～SⅩⅥ光谱研究

在兰州重离子加速器上采用束－箔光谱技术测量了ＳⅩ－ＳⅩⅥ激光发光谱,经分析研究,辨认出３０多条光谱线。这些谱线与理论及现有的一些实验结果相符合。