粒子加速器

一、引言1911年,法国物理学家芦瑟福提出了原子的核式结构论。这种理论认为,一切元素的原子都是由一个原子核和围绕原子核而旋转着的电子所组成,原子核带正电荷,电子带负电荷。后来,由于中子的发现,人们确定原子核乃是由中子和质子所构成,中子不带电性,质子带正电荷,质子和中子统称为核子,在原子核里,核子紧密地结合在一起,使原子核成为一个稳定的结构,形成这种稳定结构的力,称为核子力,这种核子力,即不是两个物体之间相互作用的万有引力,也不可能是两个带电体间相互作用的电     

原子核的直观结构

从根本上解决核力问题,进而得到一个自然界的普遍规律,即原子核是由质子与中子较均匀地相间排列,然后首尾相连而构成的核子环,围绕其自身的轴线高速转动而形成的壳层结构的带电液滴球核.核子环的成环张力是由核环上所有质子相互推斥提供的,这样就得到了原子核这个微观量子多体系的直观结构图象--核子环.     

原子核协变密度泛函理论及其应用专辑·编者按

正原子核是由质子和中子组成的强相互作用有限量子多体系统.由于核子-核子之间的短程强排斥相互作用、自旋和同位旋自由度,以及求解多体问题的困难,至今尚无一个能够统一描述所有原子核结构的理论模型.密度泛函理论被广泛应用在物理、化学、材料等领域,是最成功的多体理论之一.经过近半个世纪的努力,核物理学家成功地将密度泛函理论推广用于描述原子核这一独特自束缚多体系统.由于在描述原子核诸多性质方面取得的成功,密度泛函理论被广泛认为是统一描述所有原子核结构的候选"标准模型".     

对核结构的补充探讨

以《核素谷式体系图》所显示出的核素自然体系为基础，对原子核结构提出了一个新的设想。认为原子核由两大部分－－“主体”与覆盖层构成，“主体”由组成该核的全部质子和部分中子组成，其余中子绕“主体”运动形成覆盖层，“主体”的组成决定了原子核的基本性质。     

原子核的共振态

原子核是由有限多核子构成的自束缚体系.研究原子核的共振态,一方面能得到原子核壳层结构、形状、软硬等性质;另一方面还能理解宇宙中元素的形成和演化的信息.由于原子核的共振态由原子核内的核子-核子相互作用决定,研究原子核的共振态还能获得核子-核子相互作用的信息,并检验各种理论模型是否合理.介绍原子核的各类共振态和它们在核物理...     

探索原子核新极限——记新核素222Np的合成

质子和中子是组成原子核的两种基本粒子,具有不同质子和中子数目的原子核构成了不同的核素.人们以质子数目和中子数目分别为纵轴和横轴,以每个核素对应位置作为标记的图被称为核素图.因此,每一种原子核都是核素图中的基本单元. 在自然界中,能够被发现的原子核只有大约300多种,这其中稳定存在的原子核仅有254种,其他都是长寿命的放...     

从宏观看物质结构的统一性

众所周知,物质由分子组成,分子由原子组成,原子由原子核及核外电子组成,原子核由质子和中子组成,质子带正电,中子不带电,电子带负电,电子围绕原子核高速旋转,电子数等于核电荷数,整个原子不显电性。     

轻核区中子晕结构的系统研究

在相对论连续谱Hartree-Bogoliubov(RCHB)理论框架下,采用非线性核子-核子有效相互作用NL-LN参数组系统计算了从锂到镁(3≤Z≤12)同位素原子核的基态性质,包括中子、质子和物质均方根半径以及密度分布.计算结果不仅再现了中子晕候选核11Li,11Be,14Be和17B中的中子晕现象,而且还预言了13 Be,14,15B,31F,23,24O和31,32,34Ne也存在中子晕.     

稳定原子核的质子壳层模型

提出稳定原子核的质子壳层模型,模型假设原子核中质子位于核的外表一层,建立质子数和中子数的数学表达式,给出模型的计算结果,最后列出由模型推演出的一些结论。     

Q：世界上的元素真的就像元素周期表上那样是有限的吗？

A：从目前的情况看是这样的。元素是由原子核中的质子和中子数目决定的，这两种粒子要聚拢在一起形成原子核，就必须有力量将它们“捆绑”在一起。不过，都带正电的质子彼此之间存在有斥力，也就是说它们只会互相推搡。好在，质子和中子（最强）、中子和中子、质子和质子间存在强力，这种力就将质子和中子粘在了一起。但是，强力的有效作用距离非常有限，同时，质子之间斥力的“电磁力”的有效作用距离则很长。这样就造成，     

核子分离能的参数化公式

基于原子核的中子质子比(N/Z)和原子核的质量数(A)建立了一个简单的参数化的单核子和双核子的分离能经验公式.用最小二乘法拟合最新实验数据表AME2012中相应的分离能,得到一套新参数,并与Vogt参数和Morales参数进行了比较,发现本文的参数有最小的均方根偏差.     

原子核壳层結構与同质異能素

“只要自然科学思惟着,那么它底发展形式总是假设。”(恩格斯)。实验事实指出,处在基态或低激发态的原子核底性质具有周期的变化。正象原子底化学性质随着电子数目(原子序数)底增加而发生周期变化一样,原子核底性质随着它所包含的中子或质子(统称核子)数目底增加而发生周期的变化。例如结合能环绕着平均曲线发生着有规律的周期偏差,以及同位素底分布和慢中子俘获截面等一系列实验都指出某些原子核具有特殊的稔定性,这些原子核所包含的中子数或质子数等于下列被称为“幻数”之一:2,8,20,50,82,126.除了“幼数”底存在以外,周期性还表现在,例如,电四极     

“质量亏损”与原子核的结合能

当今不少原子物理教科书上,对原子核的结合能都是如下叙述的:当两个质子与两个中子结合成_2~4He(氦)核时,质量是减少了,这个质量的减少值△m,称为“质量亏损”,根据质能联系定律,将有△E=△mc~2-28.29MeV的能量被放出,这种在核子结合成原子核时放出的能量,称为原子核的结合能。对原子核的结合能这样叙述,我认为会产生以下误解。     

补白:“夸克”可能不是不可分的基本粒子等4则

美国芝加哥费米实验室的科学家们,最近提出了一个有可能导致一场科学理论革命的新的实验证据,认为原来一直被科学界视为宇宙中所有物质的最基本粒子、不可分的“夸克”,可能是由比它更小的东西所构成。 “夸克”的质量仅相当于一颗砂粒的10的24次乘幂分之一。现行的理论认为,宇宙中的所有物质由原子组成,原子是化学元素保持其基本属性的最小单位;原子是由原子核及其核外带有负电荷的电子构成,原子核又由质子和中子构成;而“夸克”是构成质子和中子的最基本单位,“夸克”不占有空间,没有明显的结构,不能被分成更小的单位。然而,美国费米实验室的科学家们,最近在使质子和反质子以接近光速的速度相互轰击后发现,“夸克”可能占有某些空间。科学家们说,如果这一点成立的话,那么“夸克”就肯定具有某种内部结构,它也许是由某种比它更为基本的物质构成单位所组成的。     

中能重离子反应中中子-质子有效质量劈裂的研究

利用同位旋相关的量子分子动力学模型,研究了~(112)Sn+~(112)Sn,~(124)Sn+~(124)Sn和~(132)Sn+~(132)Sn在能量为50,100,200MeV/u的反应系统中,不同中子-质子有效质量劈裂对原子核阻止和中子、质子发射数的影响.结果表明:中子-质子有效质量劈裂对原子核阻止和中子、质子发射数有很明显影响,且原子核阻止和中子、质子发射数随着有效质量劈裂的增加而递减.可以通过实验测定的原子核阻止和中子、质子发射数来确定中子-质子有效质量劈裂的值.     

调控自旋将成为科技发展的新领域

 电子同时具有电荷与自旋磁矩二个自由度,或二个本征的特性。物质由原子所构成,原子由原子核与电子所组成,原子核由中子、质子构成,中子具有磁矩而不带电荷,中子、质子是由夸克等基本粒子所构成。据目前所知,除希格斯粒子磁矩与电荷均为零外,其他基本粒子均具有磁矩,但未必具有电荷,因此,磁矩比电荷具有更大的普适性。科学家巧妙地利用直流与微波磁场来调控核自旋磁矩的共振吸收特性,制备了广泛应用的核磁共振谱仪与核磁共振成像仪,这是调控电子自旋的范例。然而,长期以来,通常电荷与自旋在不同的领域起着重要的主角作用,人们利用电场调控电子电荷,从而在电力、电子领域中独领风骚,如电动机、发电机为主的电力工业所形成的第二次产业革命;以芯片、计算机为主角的第三次产业革命使人类进人到信息社会,而自旋磁矩主要在磁性材料领域中发挥了不可取代的作用。     

奇特原子核电荷半径的理论研究进展

电荷半径是描述原子核基本性质的可观测量之一,对于奇特原子核电荷半径的精确描述是核物理实验和理论研究的前沿课题．影响原子核电荷半径大小的因素有很多,例如形变、对关联、壳闭合效应等,因此需要发展一个统一的理论模型．对于奇特原子核电荷半径的精确描述,一方面可以更深层次地揭示核子-核子有效相互作用,对理论模型参数进行约束;另一方面,可靠的电荷半径数值作为输入参量,对核天体演化研究具有重要意义．本文简要介绍关于奇特原子核电荷半径的理论研究进展,分析了不同理论模型对电荷半径的壳效应和奇偶效应的描述;结合Ca和Rb同位素链电荷半径的变化趋势,分析指出中子-质子关联和自旋-轨道相互作用在精确描述原子核电荷半径中起到了很重要的作用．      

209Pb激发态的相对论平均场理论研究

在球形相对论平均场模型下,采用PK1,相互作用,对209Pb基态及激发态进行计算.从核子的半径、价核子的激发能以及中子、质子和最后一个中子的密度分布,得出结论:209Pb在激发态2g7/2可能存在一个中子皮结构,而在激发态3d5/2、4 s1/2和3d3/2可能存在一个中子晕结构.     

三联数字与元素周期表

当我们展开门氏的元素周期表时,它明白的告诉我们:因核电荷(Z)的递增而有不同性质的原子核,这与原子核是由质子和中子构成的理论相一致。现代元素周期表只列到109号元素,就整个元素周期表而言是不完整的,那完整的元素周期表(不包括同位素)应该有多少种元素呢?本文从三联数字的角度来探讨一下这个问题。     

重子五夸克波函数与核子磁矩

依据ＳＵＦ（３）味对称性并运用群论方法提出了一个简单的重子夸克模型（ｑｑｑ）＋（ｑｑｑｑｑ）计算了核子的磁矩，得到了静态核子磁矩的一般表达式，并由质子，中子磁矩的实验值定出静态核子内各夸克组的权重，从而得到了核子静态波函数。