超重元素合成和鉴别进展

地球上存在的稳定元素有90种,最重的是铀(U),其原子序数为92.人们通常利用高通量中子轰击铀原子核,使它俘获中子,继而进行β衰变,从而合成质子数大于铀的元素(称为超铀元素).     

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.     

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     

原子核相对论密度泛函理论

随着世界范围内稀有同位素束流装置的发展,人们对原子核的认识从稳定核拓展至不稳定核.在不稳定原子核中涌现出许多新奇的物理现象,而研究这些现象是核物理领域的重要课题.过去几十年中,原子核相对论密度泛函理论取得了长足的发展,在描述和解释原子核各种性质方面取得了很大成功.本文介绍原子核物理中相对论密度泛函理论的基本概念,简要回顾相对论密度泛函的发展历史,阐述相对论密度泛函理论在描述原子核性质方面的优势和特点,主要讨论相对论密度泛函理论在原子核质量、手征进动以及裂变动力学方面的最新应用.最后,文章简要综述原子核相对论第一性原理计算的最新成果,这些成果为进一步构建微观普适的第一性原理相对论密度泛函奠定了基础.     

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     

113,115,117和118号超重元素的推荐命名和超重原子核的研究

正超重元素和原子核的理论和实验研究,是数十年来原子核物理和核化学最重要、最引人注目、竞争最为激烈的前沿之一[1,2].新超重元素的发现,已将门捷列夫元素周期表第7行右端存在的空缺填满,并为20世纪60年代提出的超重稳定岛的理论预言提供了实验证据.该理论预言,在核素图上跨过不稳定海洋,在中子数N=184和质子数     

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.     

弱束缚原子核基态与集体激发态的研究

弱束缚原子核是一个开放的量子多体体系,具有与稳定核很不一样的奇特结构和动力学.弱束缚核的相关研究是核物理的一个前沿热点问题,对进一步发展核理论和研究天体环境下的元素合成都很重要.本文介绍了连续谱能量密度泛函理论的发展和弱束缚原子核的研究进展.为了解决自洽描述问题,主要工作是基于非球形的坐标空间求解HFB方程并对弱束缚核基态与集体激发态进行描述,基于计算讨论了蛋形晕结构,核芯-晕形变去耦合效应和准粒子连续谱的贡献;发展了包含连续谱的FAM-QRPA方法描述原子核的集体激发,研究了弱束缚核中出现的软单极共振模式.最后对弱束缚核的研究前景和亟待开展的工作进行了展望.     

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.     

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.     

加速器中微子物理

中微子是基本粒子中最为奇特的粒子之一.它不带电,稳定,质量接近于零,自旋为1/2,没有磁矩,以光速运动,属于轻子族,只参与弱相互作用.1930年,泡利为了解决原子核β衰变现象中出现的矛盾首次在理论上引进这种粒子.1933年费密称它为中微子(以ν表示),并提出四费密子相互作用来解释β衰变现象,奠定了弱相互作用的理论基础. 中微子广泛存在于自然界中,但用天然中微子来进行实验是十分困难的.首先,中微子与物质的相互作用极弱,其次,天然的中微子的数量也太少.因此,长期来中微子的存在及其性质都是以间接的方式确定的:从原子核β衰变的β能谱形状可推断中微子的自旋为1/2;从能谱高端的形状可推断中微子质量接近于零.     

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.     

由于中子跃迁而产生的电多极内转换

内转换系数从来被认为由原子核在跃迁时能量、角动量和宇称的变化以及原子序数决定;原子核的其他特性以及核子和电磁场相互作用的具体形式不能对内转换系数产生显著的影响。在1951年指出原子核的体积对于重原子内转换系数的重要影响。应该指出:核子和电磁场间相互作用的具体形式也是决定内转换系数的数值的重要因素。     

自然信息

~(26)P 显示新的衰变现象美国加利福尼亚州劳伦斯·伯克利(Lawrence Berkeley)实验室的物理学家们找到了新型放射现象的第二个例子.大约在一年以前,他们曾报道~(22)Al 会发生“β缓发两质子衰变”,现在又在~(26)P 发现了类似的衰变现象.一般来说,放射性衰变反映出不稳定的原子核有一种趋向稳定构造的倾向.稳定的方式之一就是调整原子核内质子和中子的数目,使其达到最适当的比例,以使原子核总能量降至最低.在普通的β衰变中,一个中子(或质子)转变成一个质子(或中子)同时放出一个电子(或正电子)及一个反中微子(或中     

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.     

原子核的双β衰变

原子核的单β衰变过程已为人们所熟知,一个典型的过程是中子衰变为质子,并放出电子和中微子,即n→p+e+v.自从1914年查德威克测量β衰变的连续能谱以来,β衰变的研究一直是原子核物理和粒子物理的重要研究课题之一.例如,李政道和杨振宁提出的宇称不守恒定律,就是吴健雄通过原子核的β衰变研究而得到实验证实的.近几年来,规范理论研究的进展表明自然界中的一个基本定律——轻子数守恒律可能不是绝对守恒的,它在某些过     

Si,S,Ca,Ni同位素中的新幻数

基于Weizsaecker-Skyrme(WS)原子核质量公式,系统研究了Si,S,Ca,Ni同位素链的壳能隙、原子核形变以及电荷均方根半径.WS质量公式的计算结果能够非常好地再现已有的实验数据,对于885个已测原子核电荷半径的rms偏差仅为0.022 fm;对于2353个已测原子核质量的rms偏差仅为298 ke V.除了已知的中子幻数,WS公式还预言N=14,16以及32也可能是幻数.对于中等质量以及重核,基于核质量得到的经验壳能隙能够比较敏锐地给出幻数信息.原子核电荷半径也能给出幻数信息,不过需要大幅度提高电荷半径测量精度并开展丰中子核电荷半径的系统测量.     

元素起源与银河系年龄的测定

在化学元素周期表中有将近90种稳定元素和一些不稳定元素，各种稳定元素往往也有多种不稳定的同位素。人们把具有相同原子量的原子核称为核素。因此，元素就是具有相同质子数(即原子序数)的核素的总称。宇宙中某一元素(或者核素)按质量所占的比例称为这一元素(或者核素)的丰度。在宇宙元素的丰度分布中，氢和氦占了几乎全部，周期表中的其他元素加在一起也仅仅只占很小的比例。     

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.     

原子核的分子现象

为了了解原子核的结构和性质,长期以来人们用电子、质子、中子和α粒子(氦原子核)等轻粒子去轰击各种原子核,通过对观测数据的分析逐渐认识到,许多原子核的结构类似于原子的球形壳层结构(核壳层模型),而另一些原子核的结构则具有明显的整体形变(核集体模型),近年来,由于重离子加速器在技术