原子核双β衰变的进展

本文总结了原子核双β衰变在理论和实验两方面的进展。原子核双β衰变在检验轻子数守恒律和中微子质量等问题上都起了重要的作用。     

sd壳层极丰质子核的β延迟衰变谱学

远离β稳定线原子核的结构是当前核物理领域的一个前沿热点。β衰变谱学是研究核结构的重要方法，尤其适用于低产额的滴线核。本文回顾了近年来在RIBLL1装置上开展的sd壳区极丰质子核β延迟衰变谱学的实验研究。该工作获得了15个原子核精确的半衰期、衰变子核的质量、β延迟的质子和双质子发射以及$\gamma $跃迁的能谱、分支比和比较半衰期等数据，并重建了衰变纲图，大大丰富了此区域内质子滴线附近原子核的衰变谱学信息。还介绍了探测器阵列和实验方法，概括了所研究核的衰变性质和半衰期等。特别地，对几个典型核，20Mg和22Si以及26P和27S的衰变性质进行了阐述。此外，对相关话题，如三体力、镜像核衰变不对称性、与银河系中26Al超丰问题相关的热核反应率等问题进行了探讨。     

利用磁谱仪研究原子核的β衰变

在原子核β衰变费米理论的基础上,利用近代物理实验中的磁谱仪测量了90Sr-90Y β放射源的动量分布,进而研究它的库里厄(Kurie)图.结合β衰变容许跃迁和禁戒跃迁的库里厄图特征,对实验数据进行了形状因子S1的改正,得到的数据能和90Sr-90Yβ放射源的跃迁性质、原子核能级自旋和宇称相吻合,有助于学生对原子核β衰变更深入的认识和进一步扩展近物实验的研究内容.     

原子核Gamow-Teller共振和β衰变寿命的超越平均场描述

原子核的β衰变是决定宇宙中从铁到铀重元素合成的关键核过程之一。原子核β衰变的主导核跃迁是Gamow-Teller(GT)跃迁，因此，研究原子核β衰变寿命的关键是准确描述原子核的GT跃迁。描述原子核GT跃迁和β衰变寿命最常用的理论模型之一为无规相位近似(RPA)模型。然而，由于该模型仅考虑了一粒子一空穴激发组态，因此无法给出GT共振宽度，并容易高估β衰变寿命。为了克服上述困难，基于Skyrme密度泛函，发展了包含粒子振动耦合效应的无规相位近似(RPA+PVC)模型。相比于RPA模型，该模型在组态空间进一步考虑了一粒子一空穴和声子的耦合组态，从而包含了超越平均场的多体关联效应。为了推广至开壳原子核的研究，进一步考虑了对关联效应，发展了包含准粒子振动耦合效应的准粒子无规相位近似(QRPA+QPVC)模型。基于上述模型，研究了幻数原子核和超流原子核的GT跃迁、β衰变和β+/电子俘获。研究发现，采用同一组Skyrme相互作用参数SkM*，上述模型能够重现实验测量的GT共振宽度和跃迁强度分布，部分解释实验观测的GT跃迁强度压低问题，并同时改进对β衰变寿命的描述。该文针对上述最新研究进展进行了综述，并对将来的发展方向给出展望。     

吴健雄教授科学实验的启发

吴健雄教授是一位杰出的实验物理学家,做过许多精彩的物理实验。这里简单介绍她做过的六个物理实验,并且谈谈这些实验的启发。1第一个实验———β衰变电子能谱形状的实验[1]20世纪30年代,吴健雄开始了她的实验研究。早在30年代末到40年代中期,她就在实验上研究过伴随电子俘获的内韧致辐射,以及铀裂变中的放射性氙。1946年起她着手研究原子核β衰变,进行了一系列的实验。在原子核β衰变中,原子核内一个中子转变为一个质子,同时放射一个电子和一个反中微子。此外还有放射正电子的β衰变。Fermi的β衰变理论给出了β衰变电子能谱的形状。实验…     

质子放射性和质子衰变

“质子衰变”一词,可以有两个意思:其一,如同α衰变、β衰变,指原子核在衰变过程中释放出α粒子、β粒子,质子衰变,即指放射出质子;其二,指质子本身可能不稳定,要衰变为其它的粒子.为了区分两者,现巳把前一种现象称之为质子放射性,后一种称为质子衰变.无论对那一种现象的研究,在近年来都取得了很大的进展.1.质子放射性 在稳定的原子核中,中子数和质子数有一定比例。当原子核内的中子数少到一定程度时(缺中子核素),从原子核的结合能的变化规律可以知道,原子核能够以释放质子来达到稳定[1].但是,在1982年之前,在实验中只找到一个从原子核同质…     

不稳定原子核β衰变强度的实验测量方法

原子核的β衰变是指原子核放射出β粒子或俘获电子而进行的转变。对β衰变强度S_β(E)的精确测量，对探索不稳定原子核的结构、揭秘恒星核合成过程、验证β衰变理论等方面均存在着重要意义。实验上，为了测量β衰变强度，一种方法是利用β-γ符合测量或者全吸收谱仪对β衰变产物进行直接测量，这种方法可以给出子核在Q_β窗口内的衰变信息。另一种方法是利用在中等能区(100~400 MeV/u)进行的电荷交换反应，如(p,n)或(3He,t)，通过微分截面的高精度测量获得子核的β衰变强度，这种方法可以用于研究子核在Q_β窗外的衰变强度，但是对束流强度有较高的要求，尚无法系统研究产额较低的不稳定原子核。有鉴于此，本文提出对不稳定核素的电荷交换反应总截面进行系统测量，结合核反应理论，这种方法有望约束不稳定核素在质子发射阈下的Gamow-Teller跃迁的总强度。最后简要介绍了已开展和计划开展的工作。     

原子核双β衰变和轻子数不守恒

 原子核双β衰变实质上是二个单β衰变同时发生的过程,是一个二级弱相互作用过程.原子核单β衰变的一个典型过程是中子衰变为质子,并放出电子和反中微子,即n→p+e^-+（?）_e。自从1914年查德威克测量β衰变的连续谱以来,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.我们知道,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.无独有偶的是原子核双β衰变的研究和自然界的另一重要守恒定律--轻子数守恒律是否破坏密切相关.     

双中微子双β衰变已观察到;无中微子衰变正在寻找

许多有偶数质子和中子的原子核可能经历双β衰变,发射出两个电子和两个中微子.但这一过程的半衰变太长,过去只能靠地质材料中测衰变的次生核的丰度定出.现在加州大学的Elliott等人已在其实验室中观察到了硒82的双β衰变,并定出半衰期为1.1-03+08×1020年.这一数值比以前实验室中能测出的最长时间还大几个量级.这一测量还为无中微子双β衰变的观测创造了可能性.这种无中微子衰变事例有可能定出中微子质量. 他们的实验装置是时间投影室或“增强漂移室”.把14克97%浓缩的硒82样品放在两层聚脂薄膜片之间,再放到漂移室的中心平面处.室内充以氦…     

利用磁谱仪测量90Sr-90Y放射源的β衰变能谱

利用近代物理实验中的磁谱仪测量了90Sr～90Y放射源的β衰变能谱．得到的能谱和普遍的口衰变能谱相似;得到的口射线最大能量与平均能量比值和文献中给出的一些放射源的比值接近,这些都说明了该实验测量数据的可靠性．运用库里厄（Kurie）图,研究了此放射源的β衰变能谱,得到的跃迁性质和能级自旋宇称与此放射源已有的数据相吻合,说明在近代物理实验中能够利用磁谱仪测量原子核的β衰变能谱、研究原子核的跃迁性质和能级自旋宇称．     

前景广阔的核电池

提起核电池,人们可能会把它与层层设防的核电站联系在一起,甚至还会联想到辐射、扩散等危险字眼。殊不知它正在悄悄改变着我们的生活。一、核电池的基本原理与特点原子核按其稳定性可分为稳定原子核和不稳定(或放射性)原子核两类。不稳定的原子核都会自发转变成另一种核而同时放出射线,这种变化叫放射性衰变。原子核在衰变过程中放出α射线、β射线和γ射线。α射线是α粒子流,它是带正电的氦核。β射线是高速运动的电子流。衰变时出射的粒子(射线)会放出能量,如210Po发生衰变时可放出约5.4MeV能量,这一能量基本上为出射的α粒子所带走;氚…     

无中微子双贝塔衰变

 无中微子双贝塔衰变,好一个拗口的名词!还记得泡利1930年为了解释贝塔衰变连续能谱而纠结地发明了中微子么?原子核中一个中子变为质子的衰变叫贝塔衰变,如果有两个中子同时变为两个质子的衰变叫双贝塔衰变,这个好像并不难理解。     

利用改进的pn-QRPA模型研究等待点原子核的β衰变性质

r-过程等待点原子核的β衰变半衰期对研究宇宙中重元素起源有重要意义。质子-中子准粒子无规相位近似(pn-QRPA)是研究原子核β衰变的重要理论模型。本工作提出了一个改进的 pn-QRPA 模型,系统研究了满壳附近原子核的 β 衰变性质。与之前的工作相比,改进的模型采用了中子数和质子数依赖的新粒子-粒子和粒子-空穴相互作用形式。本工作首先计算了满壳附近一些已知原子核的 β衰变半衰期和 Gamow-Teller 强度分布,发现理论结果与实验数据符合较好,检验了新模型的可靠性。随后,理论预测了 $N=50$, $N=82$ 和 $N=126$附近未知的等待点原子核的 β衰变半衰期,如124Mo, 126Ru, 128Pd, 186Nd, 188Sm, 192Dy, 194Er, 196Yb, 198Hf等,预测结果与之前的模型相近。这些结果对未来满壳层附近的r-过程物理研究有参考价值。     

等待点N=82附近核素β~-衰变寿命的研究

利用提出的远离稳定线附近的原子核β-衰变寿命的指数规律理论计算公式,对N=82附近快中子过程中等待点核素的β-衰变寿命进行了理论计算,比较了所获得的计算结果与最新的理论结果和实验结果并加以讨论.研究表明,相对于理论复杂和计算时间长的微观理论计算而言,利用考虑壳效应的远离稳定线的原子核β-衰变寿命指数规律理论计算公式能较快且准确地得出快中子俘获过程(R过程)等待点核素的β-衰变寿命.这能为R过程核素合成网络计算研究提供有效可靠的重要物理输入,并对今后天体中核素的合成研究具有重要意义.     

在地球物质中寻找超重元素

一、超重元素存在的理论预言 到目前为止,已经发现的元素有 107种,核素有1900多种.如果我们以原子核内的中子数N为横坐标。质子数Z为纵坐标,把所有稳定的与放射性的核素标在核素图上,便可以看出,自然界中已知的稳定原子核聚集在中子数接近质子数成一定比例的范围之内,称为稳定带、稳定半岛(见图1).那些中子数或质子数远离稳定带的原子核会发生β衰变(放出正或负电子与中微子)和α衰变;近年来又发现有质子发射;或者俘获电子等转变达到稳定带. 原子序数超过84的重元素都是不稳定的.它们自发地进行α衰变、β衰变或自发裂变等.一般地讲.愈重的…     

在线同位素分离器进展

原子核是由中子和质子组成的,各种不同类型的原子核叫做核素,核素是原子核物理的基本研究对象。若以原子核的中子数N作为横座标,质子数Z 作纵座标,那末,图上的每一点都代表一个核素,在核素图上,穿过稳定核的平均位置的一条向上延伸的线称为β稳定线,稳定线上的核素是不发生β衰变.     

放射性衰变规律的理论和实际应用

自天然放射性被发现以来，人们通过实验总结出了放射性衰变的规律，这个规律不仅对α衰变和β衰变的原子核适用，此外，对于处于激发态的核向基态或低激发能态的γ跃迁也适用，放射性衰变规律是一个普适的基本规律，和牛顿第二定律一样，是实验规律。     

同核异能素百年回顾

正同核异能素指原子核的长寿命激发态,通常发生γ跃迁、β衰变、裂变、α衰变、质子发射等衰变。原子核激发态的半衰期常不到1 ps。寿命多长才能被称为同核异能素并无统一界定。一般认为,为了能够计数,同核异能素的半衰期应该长于1 ns。同核异能素通常可以通过重核裂变、重离子反应、超强激光等方法产生。自同核异能素被发现以来的一个世纪,核物理学家已经发现了近2500种半衰期大于10 ns的原子核激发态。     

用"符号判断法"解磁场中原子衰变问题

一个静止原子核在磁场中发生天然衰变，衰变出粒子和反冲核在磁场中的运动轨迹如图1所示．它们的轨迹半径之比为44，求发生衰变的原子核的原子序数．     

通过测量~(137)Cs的β衰变和内转换电子能谱研究其衰变特性

本研究用Si(Li)漂移探测器测量了~(137)Cs的β衰变能谱和内转电子能谱,对β衰变能谱进行了居里描绘和从内转电子能谱取得了内转换系数.得到β衰变的最大能量为(513.11±1.76)ke V,与参考值误差为0.17%;得到内转换系数K/L=5.712±0.217和M/L=0.264±0.018,与参考值的误差分别为0.92%和1.54%;并确定了~(137)Cs在β和γ衰变中的跃迁级次,给出了~(137)Cs及其衰变子核137Ba各能级的自旋和宇称,绘制出了~(137)Cs的衰变纲图.说明该实验方法是可靠的,可用于实验方面的教学和原子核结构的研究,并为其提供必要的实验数据.