电子散射和原子核的电荷分布

一、电子——揭开原子核秘密的 有力探针 核的大小与形状是怎样的?核内电荷又是如何分布的?…….为了得到解答,可以向核上发射一些试探粒子,观察这些粒子与原子核之间所发生的各种现象.但是,只有当试探粒子的波长与核的大小同数量级或更小一些时,才能通过散射实验探索原子核的秘密.如果入射粒子的波长比被观测的原子核的尺寸大,这个原子核看起来就好象一个点粒子,无法显示其内部的结构.比较合适的“试探”粒子主要有中子、质子和电子.其中电子被认为是最理想的探针粒子,原因是它与核的作用主要是电磁相互作用,这是人们了解得最清楚的一种力…     

人工元素嬗变的发现和发展

一、人工元素嬗变的思想起源1.原子核模型的确立 1909年,英国物理学家卢瑟福的助手盖革(G.Geiger)和研究生马斯顿(E.Marsden)在卢瑟福的指导下,用放射源镭C放射出的α粒子轰击金箔,有很多入射α粒子被反射,这使得卢瑟福很惊讶。因为这种α粒子大角度散射的发生,用J.J.汤姆孙提出的原子模型是不可能给出合理的解释的.为了解释这种现象,1911年卢瑟福提出有核原子模型,并被以后的实验所证实.原子有核模型的确立,使原子理论的研究进入一个新的阶段,为人工元素嬗变奠定了基础.2.人工打破原子核思想的起源 盖革和马斯顿进行α粒子的散射实验,是…     

复杂含核粒子对贝塞尔波束散射特性的影响

基于面积分方程的矩量法及其快速算法研究了复杂含核粒子对任意入射贝塞尔波束的散射特性.将零阶贝塞尔束的矢量解和坐标系旋转理论相结合,推导出任意入射贝塞尔波束电磁场分量的数学表达式.根据等效原理,建立了求解具有任意形状和复杂内部结构含核粒子散射问题的面积分方程.对贝塞尔波束任意入射下一些复杂含核粒子的散射进行了数值模拟,结果表明:贝塞尔波束入射时的微分散射截面要小于平面波入射时的微分散射截面,且随着半锥角的减小而增大;当波束中心的位置远离粒子中心时,微分散射截面会减小;微分散射截面对波束的入射角非常敏感.这为激光对微粒的探测、诊断以及操纵技术提供有益帮助.     

80.5 MeV/u碳离子诱发铜靶的放射性剩余产物测量

高能重带电粒子能直接穿透靶原子核外电子层,与原子核发生直接碰撞,发生散裂反应,产生一系列具有放射性的剩余产物核.重带电粒子诱发靶材放射性剩余核与辐射防护和人员安全有着密切联系,当前,大部分剩余核产额主要依靠蒙特卡罗粒子输运程序进行模拟计算,其准确程度亟需通过实验测量进行准确评估.本文利用能量为80.5 MeV/u的(12)^C⁶⁺粒子对薄铜靶开展了辐照实验与伽玛射线测量,结合伽玛谱学分析方法,得出了辐照产生的18种放射性剩余产物的初始活度和产生截面值,并与PHITS模拟结果进行对比.结果表明,PHITS模拟程序对放射性剩余核种类的估计具有较高可靠性,在其绝对产额方面,与实验测量仍具有较大偏差.     

6Li与核弹性散射的微观光学势

从基本的Dirac-Brueckner-Hartree-Fock微观理论出发,得到同时包含实部和虚部的核子-核散射的微观光学势,并利用折叠模型直接获得了核一核散射参数无关的整体微观光学势.考虑到核.核散射去弹过程高级项的贡献和6Li的碎裂效应,在微观光学势的实部和虚部中引入了修正因子NR,N1.系统研究了入射粒子6Li与靶核12C,28Si,40Ca,58Ni,90Zr和208Pb散射的微观光学势,计算中虚部增强因子取N1≈3.0,而实部修正因子NR对于给定的碰撞系统几乎是一个常数.理论很好地再现了所有被研究靶核和入射能量的弹性散射实验数据.参数无关的微观理论对核.核散射,尤其是对不稳定核.核系统反应的描述是有价值的.     

基于Mie散射理论的C@H_2O复合粒子散射特性研究

大气中大量存在的复合粒子会对激光传输效率产生很大影响。由于空气中水蒸气含量较高,以C作为凝结核外层包裹以水的核壳结构微粒对光传输具有明显的散射效应。本文应用Mie散射理论对C@H_2O核壳结构微粒的散射特性进行了理论分析和数值计算,首先给出了不同入射波长、核粒子半径以及水膜厚度条件下散射强度分布变化曲线;其次给出了不同入射波长、核粒子半径以及水膜厚度条件下偏振变化情况;最后讨论了光学截面与粒子半径之间的关系。结果表明各参数对前向散射强度影响较大,入射波长越大散射强度越弱,C核半径增大粒子的前向散射增强,水膜厚度增大粒子的前向散射增强,而后向散射无明显影响;入射波长较大时,粒子在多个角度出现线偏振光,入射波长增大、碳核半径变大、水膜厚度增大,偏振度峰值都会增多;随着入射波长的增大,散射截面最大峰值位置向着半径增大的方向移动,并伴随一定的振荡现象,散射和消光截面在碳核半径为0.1μm左右达到最大值。     

J粒子在原子核上的散射

本文企图借助于观测J粒子在原子核上的散射来估计J粒子与核子的散射强度。计算结果表明,J粒子在轻核上的散射,没有出现第二个衍射峰;而J粒子在重核上的散射出现第二个衍射峰。因此,我们认为J粒子在重核上的散射实验有可能观测到第二个衍射峰。     

相对论运动学在粒子物理学中的应用(二)

4.弹性散射运动学 在一粒子与另一粒子的碰撞中,若只有动能的交换,粒子内部状态并无改变,则称此过程为弹性碰撞或弹性散射. 设质量为m1,动量为p的相对论性粒子沿x方向射向起始静止、质量为m2的靶粒子.碰撞后,入射粒子偏离x方向发生散射,靶粒子则发生反冲(参见图2).称入射粒子散射后的运动方向与入射方向间的夹角θ1为散射角,并称靶粒子反冲方向与入射方向间的夹角θ2为反冲角.设散射后粒子m1的动能和动量分别为T1和p1,粒子m的动能和动量则分别为T2和p2由能量守恒很容易得出,弹性散射过程中动能守恒.即 T=T1 T2(13)式中T为入射粒子的动能.…     

原子核壳模型发现前后

 大约四十年前,梅耶和詹森分别独立地提出了原子核壳模型,成功地解释了幻数等原子核结构的主要特性.虽然这个模型并未最终解决原子核结构问题,但它应作为研究原子核结构的基础模式已为世人所公认.因此,梅耶、詹森和对群论在核谱学上的应用作出重大贡献的魏格纳一起荣获了1963年度诺贝尔物理学奖金。本文介绍发现原子核壳模型的前后经过.卢瑟福发现原子内有核存在在1906年卢瑟福发现α粒子散射现象以后,盖革和马斯顿做了大量α粒子散射的研究工作.     

计算机模拟Rutherford散射的进一步研究及改进

用计算机模拟来进行物理研究已得到越来越广泛的应用。由于Ｒｕｔｈｅｒｆｏｒｄ散射具有物理模型清晰、模拟过程简单的特点，因而是计算机模拟实验教学中的有用范例。本文对Ｒｕｔｈｅｒｆｏｒｄ散射的模拟考虑了在重离子入射时靶核反冲对数粒子角分布的影响，并用该模拟结果拟合出存在靶核反冲时的实验室坐标系的经验公式。     

基于成像法的气溶胶粒形和散射分析仪

将散射法与显微成像法有机结合,提出了基于成像法设计气溶胶粒形和散射分析仪的新方案,实现了仪器测量的自身完善.利用自编的无限长圆柱理论的仿真程序,分析了线偏振光入射下,已知形状的单个棉絮纤维粒子的散射强度和偏振.实验数据和程序运算结果的比较表明,用该方法设计的分析仪检测是可靠的.     

裸碳碰撞氦原子单电离全微分截面的理论分析

利用四体模型计算了100 MeV/amu裸碳碰撞氦原子单电离全微分截面,发现在散射面四体模型和实验结果符合很好,但是在散射平面外与实验数据符合有较大差别. 分析了不同散射振幅对全微分截面的贡献. 结果表明在recoil峰区域附近,由于入射粒子和靶核相互作用的振幅和入射粒子和敲出电子相互作用的振幅之间的干涉所贡献的截面更接近于实验数据,特别是在垂直平面,这两振幅的干涉所形成的截面产生了实验的双峰结构. 然而,总相互作用振幅的干涉并没有呈现这个特征. 四体模型不能给出垂直平面内实验结果的特征是由于三项散射振幅的权重不同.     

单粒子本征波函数的对称性与势形状

以单核子在原子核三轴椭球形变势中运动的本征值方程为例,说明核形状决定了核势的形状,核势形状的对称性决定了在其势中运动的单粒子本征态的对称性.当核势形状的对称性随形变参量的改变而改变时,对应单粒子本征态对称性的改变,可以用量子力学中的表象变换来表现,也可以用波函数的表象变换来认识.此问题虽然来自于原子核结构理论,但其思想对于在原子、分子、团族粒子等量子体系中处于平均场中运动的独立粒子问题具有普遍意义.     

轻予核物理：话旧论新

轻子与原子核概述 近百年来,人们对构成物质世界基本“砖块”的认识不断发展深化。从原子到原子核,再到核子内的夸克（图1）。这些认识大多是通过散射实验获得的,如用从加速器出来的高速质子或电子（通称探针）轰击靶粒子。这里感兴趣的是通过电子探针来探测原子核的结构和性质。     

中能质子在12C及16O核上的（p,pα）准自由散射

本文从原子核的α集团独立粒子模型出发,在平面波冲量近似下讨论了质子在¹²C,¹⁶O等轻核上引起的（p,pα）准自由散射。α集团的独立粒子波函数表示成谐振子波函数的叠加,其中的参数用拟合高能电子散射实验测定的核电荷密度分布的数据来确定。结果表明,用这样确定的波函数能给出比较符合实验结果的准自由散射的理论截面。     

GEM探测器与X射线成像实验

使用2个GEM探测器系统,分别用作增益测量和位置分辨测量.用GEM探测器测量铜靶X射线能谱,能量分辨率为21.5%.8keV的X射线入射双层GEM探测器,实验测量x方向位置分辨为64μm,y方向位置分辨为68μm.将科研成果经过精炼、核心提取,为核与粒子物理学科的本科生开设GEM探测器和X射线成像实验,使学生对高能粒子探测技术、数据获取和处理等有整体的理解.     

高能重离子碰撞中相对论α粒子的双温度发射

本工作利用核乳胶作为靶和探测器, 研究了入射能量超过1A GeV的重离子同乳胶核相互作用时α碎片的发射. 实验测量结果的分析表明, 在高能重离子碰撞过程中, 相对论α粒子的横动量分布给出一个"双有效温度"的特征. 这个特征可能成为判断出现由强子物质向夸克物质相变的一种新的信号.     

程函波函数对准自由散射6Li（p,pd）α的应用

近似地用程函波函数作为粒子在原子核作用下的扭曲波函数,分析了入射能量为156MeV、590MeV与670MeV的质子对原子核⁶Li引起的准自由散射⁶Li（p,pd）α。从156MeV的情况可看到,用程函波函数来研究准自由散射所得的结果和用分波法得到的结果同样使人满意。对590MeV与670MeV的情况,所得结果与平面波冲量近似相比有所改进。     

α粒子结构下的p-~(12)C非弹性散射

从12C原子核的α粒子结构观点出发,计算了共振区内能量为T p=200,400,600,700MeV,p-12C的2 (4.44MeV)和3-(9.64MeV)非弹性散射微分截面。其中将12C原子核跃迁形状因子分解成核内α粒子的跃迁形状因子和α粒子本身的形状因子的乘积。利用已知的原子核跃迁密度,得出12C原子核α粒子跃迁密度分布的解析式。理论结果与实验较好地符合。     

质子的形状可以改变

电子通常是不受核力影响的 ,可以穿入核的内部 .因此 ,高能电子在核上的散射是探索原子核以及核中的质子与中子的电磁性质的极好的方法 ,特别是当电子以某种方式将它的自旋转移给质子的时候 ,能提供独特的信息 .例如 ,最近在美国Jefferson实验室进行的一项实验结果显示 ,质子不一定总是球形的 .在该实验室的一项新的实验中 ,科学家们将电子在单个的质子 (氢原子核 )上的散射与在氦核上的散射做了比较 ,表明这两种核以不同的方式“捏塑”它们所包含的质子 ,使质子内的夸克有时会蔓延出来一些 ,或使质子成为像花生那样的形状 ,尽管其平均形状…