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.     

超子-核子相互作用理论研究的最新进展

超核物理是核物理的一个重要分支,其微观理论的基本出发点为超子-核子相互作用.研究超子-核子相互作用不仅有助于理解奇异性在粒子物理与核物理中的作用,还可以检验SU(3)味对称性及其破缺程度.文章首先回顾了超核物理的起源,随后简要列举了在核物理、粒子物理以及天体物理等领域中,与超核物理相关的几个前沿热点问题,并指出研究超子-核子相互作用的重要性.接下来着重介绍超子-核子相互作用的理论研究历史及发展现状.在现有的相关工作中,研究方法主要包括唯象模型、格点量子色动力学模拟和手征有效场论.其中手征有效场论作为低能区量子色动力学的有效理论,在研究介子、重子等微观系统中展现出了独特的优势.因此,文章特别介绍了基于手征有效场论的超子-核子相互作用的最新理论研究进展.     

从"有核原子"到"核内夸克"——纪念卢瑟福发现原子核100周年

在人类科学史的长河中,有不少闪亮的"明星".19世纪末20世纪初,对物质结构的研究开始进入微观领域,新现象、新思想、新理论不断涌现.在那波澜壮阔的发展进程中,一位杰出的"科学明星"是实验物理大师卢瑟福(E．Rutherford),他通过散射实验,无可辩驳地证实了"有核原子"的存在,将20世纪的物质结构研究引上了正确轨道,被誉为"原子物理学与核物理学之父".     

原子核电荷改变反应截面的测量及电荷半径

原子核是由强相互作用将核子(包括质子和中子)束缚而成的一个有限量子多体系统,是物质结构的一个重要微观层次,其尺度在费米量级.实验上,在不同能区开展的核反应是研究原子核结构和性质的重要手段.近年来,核反应研究的一个新的增长点是对奇特原子核开展电荷改变反应截面(charge-changing cross section, CCCS)的系统测量,探索可能存在的奇特结构和新奇现象.原子核电荷改变反应截面指的是炮弹原子核在与反应靶中原子核碰撞发生相互作用后,弹核中质子数减少的总概率,反映了参与反应的弹核和靶核之间的碰撞几何截面,可用于提取弹核的电荷半径.本文回顾了世界范围内原子核电荷改变反应截面测量的进展,内容从20世纪80年代末期放射性核束物理开始时的早期工作到远离稳定线丰中子原子核的最新进展;介绍了基于兰州重离子加速器装置(Heavy Ion Research Facility in Lanzhou, HIRFL)开展的研究工作,初步测量了30余个轻原子核的电荷改变反应截面,下一步计划开展sd壳原子核的系统测量,研究Z(N)=14、16处的壳层结构;讨论并分析了当前实验研究中的主要问题和拓展...     

相对论性核碰撞中K介子的末态重散射

近些年来,相对论性重离子碰撞的研究引起了广泛的兴趣.这些研究的动机之一是探测高密和高温的核物态方程.这不仅对核物理,而且对粒子物理和天体物理来说,都是很有意义的.在约每核子1GeV入射能量的核碰撞过程中产生的K介子被建议作为碰撞早期阶段中形成的热的和高密核物质的一个敏感的探针.然而,在以前的研究中,产生的K~ 与核子的末态作用,除了一个图象化的研究外,通常被略去.为了研究这一效应对K~ 特性的影响,我们在相对论性的Vlasov-Uehling-Uhlenbeck(RVUU)模型内,引进了K~ 产生增强法,去处理     

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.     

关于核子中的介子云性质

从传统的核物理观点来看,物理核子是带有虚介子云的体系。如何在夸克-胶子的层次来实现这一物理图象,是一个值得研究的问题。近来手征口袋模型的提出,为讨论上述问题提供了一条途径。在文献[2]中,我们把轴矢流连续条件     

相对论性核碰撞中可能呈现的两种相变——气液相变与禁闭-非禁闭相变

近年,高能核子-核以及核-核碰撞的研究,在国际被认为是核物理的前沿。不但因为核是研究强相互作用的很好场所,还因为在这碰撞过程中,可能出现核物质的新形态,气液相变与禁闭-非禁闭相变也可能呈现于其中。     

“暗物质”与“反物质”浅谈

在世纪之交,科学革命发生的前夜,一个涉及到当今基础科学最前沿的有关"暗物质"与"反物质"问题,成了各国科学家竞相研究的课题。"暗物质"是什么近年来积累的大量观测证据表明,宇宙中有90%以上的物质是不能用现有的仪器直接观测到的,只能通过引力效应等方法间接证明它们的存在.这些神秘的"暗物质"(也称"下落不明的质量")究竟是什么性质的物质呢?其实,"暗物质"就是比巳知的最小物质结构——原子更深层次的一种微观物质结构,它包括科学家们预言的和已经发现的许多微观物质粒子(如夸克、中微子……).为了便于解释,本文给这一层次的微观粒子选用一     

处理两夸克集团系统的一个含有相对论效应的理论方案

最近一个时期以来,许多作者都致力于核物理中夸克模型的研究,这是解决核力短程性质的一条可能的途径。目前研究核力夸克模型的方法一般有两种:袋模型和势模型。后者结合薛定锷方程通常用于研究核子-核子相互作用力的问题。     

反核子核物理

一、引言反核子核物理研究现在正处在一个非常令人振奋的时期。在很大的程度上这是由于LEAR(西欧核子研究中心的低能反质子环)的出现而造成的。LEAR在1983年的夏天已开始运行。但是需进一步指出,LEAR的存在应归功于现在在西欧核子研究中心进     

核力的电荷对称破缺对低能NN散射参数的影响

在低能核物理中,NN散射长度α和有效力程是两个重要的参数,它们已被实验和理论在核子-介子层次上研究过。本文用共振群方法(RGM)从夸克层次来研究核力的电荷对称破缺对α和的影响。     

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.     

我国核数据发展现状与未来发展的思考

核数据是核事业发展的基础数据,在国防建设、国民经济建设以及基础科学研究领域起着重要的作用.核数据是联系核物理基础研究和核工程以及核技术应用的重要桥梁,是核物理研究的一个重要分支学科.我国核数据工作经过近50年的发展,取得了众多的研究成果,也在一定程度上满足了国内用户对核数据的需求.目前,随着我国国防建设、核能及核技术应用研究的不断深入发展,对核数据提出了更高、更急迫的需求.但是我国核数据现有的研究能力在相关理论、实验和队伍方面逐渐呈现出无法适应目前核数据需求的趋势.本文简要介绍了核数据的种类和用途;评述了国际核数据发展动态、我国核数据工作发展历程、取得的成果以及核物理基础研究对核数据的重要性;此外还介绍了新形势下我国核数据工作面临的新需求、新问题以及新机遇;最后我们探讨了未来几年我国核数据工作应该需要重点关注的几个重要问题.     

非对称核物质中的液-气相变

天体演化和重离子碰撞的研究为核物理开辟了一个新的研究领域:核物质和有限核的相变,在高温高密度情况下,核子(强子)有可能散裂成自由的夸克-胶子等离子体(Quark-gluon plasma,QGP),这一过程被称为夸克退禁闭相变,而在低密度和中等温度(几MeV到二十几MeV),核将经历液-气相变。原则上讲,如果组成系统的粒子间的相互作用是短程排斥长程     

超高能重离子碰撞中的平均多重数

人们普遍相信超高能重离子碰撞不仅会提供关于强子物质而且会提供关于夸克物质的大量信息,因而分析和预言超高能重离子碰撞是一个有意义的课题,一些作者已经作了些探索。区别于核子-核子碰撞和核子-核碰撞,超高能重离子碰撞的一个最明显的特征是在末态有极大的粒子多重数。Biorken曾经估计,对于相同重子数的核-核碰撞,在快度中心区,单位     

量子理论的创立

量子力学是迄今最富有成果的物理理论之一.它在统一描述物质的波动性与粒子性上,迈出了划时代的一步.在原子、核子以及亚核子层次上对物质的结构作出了合理的解释,是人类打开微观世界门户的一把钥匙.在它诞生以来的半个多世纪中,它又常常是作出新的发现和发明(如核能释放、晶体管、激光器等)的向导.     

现实核力Hartree-Fock Gamow基矢计算

对远离稳定线弱束缚原子核性质的研究是当代核物理领域重要的热点之一.对于弱束缚核,如何自洽可靠地描述和处理束缚态和连续态之间的耦合是理论描述的关键问题,也是理论研究面临的一个挑战.一种较成功的方案是采用Gamow基,以相同的方式处理束缚态、共振态和散射态,来统一描述核结构和核反应性质.本文介绍了一种从现实核子-核子相互作用出发,从微观上自洽生成Hartree-Fock(HF)Gamow基的新方法.基于现实核力,首先在谐振子基下进行HF迭代,得到的HF势通过基转换解析延拓到复动量平面上,最后包含束缚态、共振态和散射态的Gamow基由求解复动量空间的HF方程得到.作为例子,基于手征核力N~3LO,核力利用V_(low-k)方法重整化到动量截断Λ=2.1 fm~(–1)采用这种方法计算了~4He和~(22)O的HF单粒子共振态,并分析了计算的收敛性和有效性.还讨论了从散射态相移的计算得到共振态位置的方法,其得到~(22)O的单粒子共振态与复平面直接计算的结果一致.这种从现实核力得到HF Gamow基的方法计算量小,收敛快,得到的包含束缚态、共振态以及散射态的基,有望进一步应用于第一性原理的多体计算中来研究弱束缚核的性质.     

飞行π-吸收的两核子模型

究竟有多少个核子参与π吸收呢?尽管对这个问题进行了多年的研究,至今仍然有争论。在前文中,我们提出了一个分析静止π吸收后的核子单举能谱的模型。这个模型是基于两核子吸收机制加上末态相互作用。末态相互作用是用一个多重散射展开的办法来处     

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.