相对论平均场理论框架下对能的系统研究

在相对论平均场模型的框架内,沿原子核的稳定线,以每隔4个质子或中子提取样本的方法,计算了核谱图上数十个原子核的对能,特别是研究了氧同位素偶-偶核的对能随核子数的变化规律,发现在固定能隙Δ的条件下,对能的大小和核的壳结构有关,由此提出了一种检验闭壳效应的简便方法,进而发现中子数N=6不仅在轻核的丰中子区是一个新幻数,而且在丰质子区也是一个可能的新幻数. 关键词： 相对论平均场模型 对能 能隙 幻数     

相对论平均场理论对Rn同位素链原子核基态性质的研究

在相对论平均场理论的框架下,对Rn同位素链原子核的结合能、形变、同位素位移等若干基态性质进行了较详细的研究.结果表明,理论计算结果与已有的实验数据符合较好.原子核的四极形变主要出现在远离幻数的区域(N=110-124和N=129-142).而在中子数大于幻数的区域(N=127-142),十六级形变也非常明显.对电荷半径的研究显示,Rn同位素链的同位素位移曲线的斜率在中子幻数处出现明显的变化. 关键词： 相对论平均场理论 电荷半径 同位素位移 单粒子能级     

传统中子幻数稳定性的研究

在考虑了BCS理论的相对论平均场模型框架内,通过系统研究N=8,20,28,50,82和126六条同中子素链中每个元素费米面附近的单粒子能级间隔、粒子数占有概率比以及原子核体系的粒子数偏离随质子数的变化规律,讨论了传统中子幻数的壳结构在从中子滴线区到质子滴线区整个核谱上的稳定性,预言只有在轻核的丰中子区域,传统的中子幻数效应才可能消失,并把计算结果和最近的文献报道作了比较. 关键词： 相对论平均场模型 能级间隔 占有概率 粒子数偏离     

丰中子Zn核素奇特核结构讨论和展望

不稳定核结构是当前核物理研究的前沿热点问题之一，尤其是针对丰中子幻数核附近的区域。中子数N=40, 50附近镍区域核素展现出丰富的结构特征，激励了众多理论和实验研究。原子核的基本性质与核的结构密切相关，这里我们选择分析丰中子Zn(Z=30)同位素的基本性质来进一步了解这一核区的核结构特征。本文回顾了在欧洲核子中心(CERN)的ISOLDE测量Zn 同位素的实验，基于62–80Zn 核素基态和长寿命同核异能态的自旋、磁矩、电四极矩以及电荷均方根半径等基本性质，并结合各种大规模壳模型计算结果，系统地讨论了这一核区的壳结构演化、幻数特征、奇特形变和形状共存，以及核子间关联激发等物理现象。最后，基于已有的实验数据和物理现象，以及理论预言的 N=50以上镍核区的能级演化特征，我们提出在ISOLDE的共线共振电离谱装置上测量更加丰中子的81,82Zn 核素基本性质的实验设想。     

最丰中子的双幻原子核:镍-78

<正>近期,两个实验组分别独立地确认了放射性原子核镍-78是双幻核,证实了原子核壳模型的预言。原子核镍-78,包含了28个质子和50个中子,由于具有较大的中子过剩,因而是检验壳模型的一个理想系统。早在1949年,Maria GoeppertMayer就指出:具有幻数(2,8,20,28,50,82,126)个质子或中子的原子核表现得更为稳定。这一思想促使了原子核壳模型的发展,也因此项工作,Mayer分享了1963年的诺贝尔物理学奖。类似于电子填充在原子轨道上,原子核壳模型的基本思想是质子和中子分别填充在原子核的单粒子轨道上。当原子核具有幻数个中子时,其外层轨道可被中子完全填     

N=28丰中子核的形变和形状共存研究

利用同位旋依赖的尼尔逊势,在宏观-微观理论框架下,计算了幻数N=28同中子链上原子核的性质,研究了N=28同中子链上原子核的形变和形状共存现象. 研究结果表明,N=28这个幻数在Na,Mg, Al同位素链上有着强的形状共存现象. 此外,计算表明⁴²Si的基态为扁椭球,同时在Si同位素链上的形状共存现象相对较弱. 关键词： 同位旋 幻数 形变 形状共存     

基于原子核密度的核电荷半径新关系

从核质量出发系统地研究核电荷半径,进而得到核电荷半径的计算值和预言值.运用AME2020数据库结合CR2013数据库得到已知质量且已知半径的原子核(Z,N≥8) 884个,计算得到884个原子核密度.研究原子核密度得到常参数经验公式,利用此经验公式结合AME2020数据库得到核电荷半径的计算值与实验值之间的均方根误差σ=0.093 fm.考虑到中子数对原子核密度的影响,添加了中子因子1/N进行修正,均方根误差减少为0.047 fm.再添加中子壳层效应进行修正,均方根误差减小至0.034 fm.基于修正后的经验公式结合AME2020数据库得到Z,N≥8的1573个核电荷半径预言值,其中一些预言值与近些年测得实验值的对比结果说明利用此关系得到的预言值具有一定的意义.此外,剔除一些特殊的壳层后,剩余791个核电荷半径常参数经验公式计算值的均方根误差为σ=0.063 fm,修正后降至σ=0.032 fm.研究结果表明本文提出的核电荷半径关系具有一定的简便性和可靠性,可以与A^1/3律和Z^1/3律修正后的全局核电荷半径关系相媲美.最后,本文又引入Leve...     

缺中子Np新核素的α衰变研究

合成远离稳定线的新核素、探索原子核存在的极限是目前核物理研究的重要课题。在中子壳N=126的最丰质子一侧，极端缺中子的超铀核素处于质子滴线和中子壳的交叉位置，合成和研究该核区核素对研究N=126壳结构的演化性质具有重要意义。基于兰州重离子加速器上的充气反冲核谱仪装置(SHANS)，利用36,40Ar+185,187Re熔合蒸发反应，合成了极缺中子的219,220,223,224Np新核素，在中子壳N=126附近首次建立了Np同位素链的$ \alpha$衰变系统性，获得了N=126壳效应在Np同位素链中依然存在的实验证据。依据单质子分离能的系统性分析，确定了Np同位素链中质子滴线的位置，219Np也成为目前已知的最重的质子滴线外核素。此外，基于实验测量的反应截面，并与理论模型的计算结果相比较，讨论了进一步合成该核区其它新核素218,221,222Np的可行性。     

少参数核质量公式及核质量计算

本文介绍一个少参数的原子核质量公式,并用它计算了28≤Z≤81的1440个原子核质量和1250个核的双中子分离能s_2n,与实验比较,核质量和s_2n的方均根偏差分别为1.01MeV和0.57MeV.理论的双中子分离能曲线很好地重现了N=50、82的主壳效应和Z=40时N=56的亚壳效应,以及N≥60和90时的原子核发生大形变的特性.     

幻数和幻数的最新科研成果简介

 自从德国核物理学家迈耶用轨道和自旋相互作用来解释原子核的结构,并建立了“壳层模型”,由此而获得１９６３年诺贝尔奖后,物理学界一直认为,幻数是固定不变的。而近日,日本科学家发现了新的幻数,说明幻数不是固定不变的。本文仅就这一问题简介如下： 一、什么是幻数 众所周知,一切物质都是由分子构成;分子又是由原子组成;原子都是由带正电的原子核和带负电的电子组成;原子核是由带正电的质子和不带电的中子组成。不同元素的原子,其原子核质量和原子核中质子、中子的多少是不同的。在质子数、中子数是某个特定数值或两者均为这一数值时,原子核的稳定性就比平均值大。这些数值被称为“幻数”。     

稀土区对力强度的研究

在相对论平均场框架下系统地研究了稀土区同位素链的对力强度, 首次发现了 中子的对力强度G_n在中子幻数N=82处突然增大以及质子的对力强度G_p和中子的奇、偶性有关的特性, 证明了对力强度本质上是和核的壳层结构紧切相关. 另外, 还给出了计算对力强度G_n和G_p的一般公式.     

原子核基态性质的系统研究

在Skyrme-Hartree-Fock-Bogoliubov（SHFB）理论框架下,利用SkOP1,SkOP2,SKC和SKD 4套新的Skyrme相互作用参数系统地研究了Ca,Ni,Sn和Pb同位素链上原子核的结合能、电荷半径等基态性质,并重点讨论了丰中子Ca核的新中子幻数以及Pb的同位素位移现象。通过与实验数据和SLy5相互作用参数的结果对比,发现这4套相互作用参数都能很好地再现结合能的实验数据,其预言精度比SLy5要高。对于丰中子Ca核,只有SKC和SKD相互作用参数能够再现N=28处的壳效应,而对于实验上发现的新幻数N=32和34,所有的相互作用参数均不能再现这一结果。对于电荷半径,发现所有的相互作用参数均不能很好地预言Ca同位素链电荷半径的演化规律以及Pb的同位素位移现象。另外,还将这些相互作用参数推广至远离β稳定线原子核的单粒子能级结构研究,发现其不适用于描述其随同位旋的演化行为。因此,为了更好地描述远离β稳定线原子核的宏观性质及单粒子能级,建议在拟合Skyrme相互作用参数时,除自旋-轨道耦合项包括合理的同位旋依赖外,还要考虑张量力成分。The nuclear ground state properties of Ca, Ni, Sn and Pb isotopes, such as the binding energies, the charge radii, are studied systematically by 4 sets of new Skyrme parametrizations SKC, SKD, SkOP1 and SkOP2 in the framework of the Skyrme-Hartree-Fock-Bogoliubov (SHFB) method. The new magic numbers of neutronrich Ca isotopes and the isotopic shift of Pb isotopes are discussed emphatically. By the comparisons between the calculations and the experimental data and results from the SLy5 interaction parametrization, it is found that the experimental binding energies can be reproduced accurately by all parametrizations. The calculated accuracies of SKC, SKD SkOP1 and SkOP2 parametrizations are higher than the ones of SLy5 parametrization. For the neutron-rich Ca nuclei, the shell effect of N=28 can be reproduced by the SKC and SKD parametrizations, but the magic numbers at N=32 and 34 are not found by the calculations of all the parametrizations. For the charge radii, the experimental evolution tendency of Ca isotopes and isotopic shift of Pb isotopes can not be reproduced by all the parametrizations. In addition, all Skyrme parametrizations are extended to study the structure of the nuclei far from the β stability line, it is shown that the single-particle energy evolutions with the isospin are not suitable for being studied by these parametrizations. Thus the tensor force component should be considered besides the isospin dependence in spin-orbit coupling term when the Skyrme interaction parametrizations are fitted.     

锡132的双幻核特性检验

在中子和质子数都为幻数的所谓双幻原子核中添加一个中子,并观察其所处的状态,可以检验壳模型并理解超新星中重元素的产生问题.     

对超重核基态性质的系统性研究

对有限力程小液滴模型计算的质子数z=101—130超重核同位素链核的基态性质进行了系统的分析，通过对这些同位素链中处于裂变稳定线上核的平均结合能、四极形变、单质子分离能、双质子分离能和a衰变能等性质的系统研究，显示了质子数Z=108，114，126和中子数N=162，180，196时壳幻数的存在，同时可以看到Z=127之后超重核的基态性质还需要进一步研究。The calculated data by the Finite Range Droplet Model (FRDM) for the ground state properties of super-heavy nuclear isotope chains from Z=101 to Z=130 are analyzed in a global systematic way. Some quantities of the super-heavy nuclei which lie on the line of stability agains fission, such as the mean binding energy, deformation, single and double proton separation energy, as well as the α decay energy indicate the existence of the shell closure positions at Z=108, 114 and 126 and N=162...     

基于同位素链核电荷半径的新关系

系统研究了2013年发表的核电荷半径数据库中的实验值,基于这个数据库中大量的同位素链核电核半径实验值,对相邻3个同位素核电荷半径之间的关系进行分析,进而得到一个新的核电荷半径关系:一个原子核的电荷半径等于其左右相邻的两个同位素核电荷半径之和的一半.运用该关系对质量数A?20(质子数Z?10和中子数N?10)的核电荷半径进行拟合,结果发现核电荷半径的理论值与实验值符合得较好,均方根偏差(RMSD)仅为0.00471 fm;对质量数A?54的核电荷半径进行拟合时,得到理论值和实验值的RMSD仅为0.00337 fm.同时还添加了奇偶摆动修正来提高核电荷半径的精确度.此外,利用这个新的核电荷关系,结合1999年和2004年发表的数据库对一些核电荷半径进行预言,得到核电荷半径的预言值与2013年发表的数据库中的实验值符合得较好;基于CR2013数据库得到的预言值与近几年新测得的核电荷半径的实验值也较接近.研究结果表明新的核电荷半径关系对电荷半径的描述和预言具有一定的精确性和可靠性.     

相对论平均场理论对Se，Kr，Sr和Zr同位素链形状共存的系统研究

在约束形变的相对论平均场理论下,用NL3参数组系统地研究了Se,Kr,Sr和Zr四个同位素链中的偶-偶核,理论计算的基态束缚能和实验值符合得非常好.通过对这些核的位能曲面的分析,发现在此区域内有着丰富的形状共存现象,系统地指出可能存在形状共存现象的原子核,并且进一步指出在这些核的位能曲面上两个能量极小点的能量差.另外通过对位能曲面以及单中子能级的研究,提出在此区域内N＝70可能是一个中子幻数. 关键词： 形状共存 相对论平均场 位能曲面 幻数     

Weizsäcker-Skyrme核质量模型的统计误差研究

基于最大值近似估算的方法,系统地研究了Weizsäcker-Skyrme（WS4）核质量模型的参数不确定性,并计算了WS4核质量模型理论预言值的统计误差。WS4核质量模型的理论预言值与实验值的偏差基本都小于模型的统计误差,表明采用最大值近似估算法对WS4核质量模型理论预言的统计误差的分析是简捷而有效的。进一步研究了WS4核质量模型理论计算中最敏感的参数,结果表明,对称能系数相关的两个参数c_sym和κ对中子滴线附近的原子核质量有重要影响。此外还对WS4模型与WS*模型的参数不确定性及统计误差进行了对比研究,WS4模型中各模型参数的不确定性比WS*模型中相应模型参数的不确定性降低了10%~ 50%。The statistical uncertainties of 15 model parameters in the Weizsäcker-Skyrme(WS4) mass model are investigated with an efficient approach, and the propagated errors in the predicted masses are estimated. The discrepancies between the predicted masses and the experimental data are almost all smaller than the model errors. The most sensitive model parameter which causes the largest statistical error is analyzed for all bound nuclei. We find that the two coefficients of symmetry energy term significantly influence the mass predictions of extremely neutron-rich nuclei. In addition, the parameter uncertainties and statistical errors of the WS4 mass model and the WS* mass model are compared. The uncertainties of model parameter in the WS4 mass model is reduced by 10% ~ 50% compared with the WS* mass model.     

电子和原子核散射研究原子核结构

本文综述了近年来我们组利用电子散射结合相对论平均场模型对奇特核结构的研究.我们发展了相对论平均场框架下的磁电子散射方法,并用其研究一些中子晕及质子晕核的基态组态,例如,23O,17,29C和23Al.研究发现,原子核不同组态的弹性磁形状因子彼此差别很大.其次,我们发展了相对论平均场框架下的弹性库伦电子散射方法,并用该方法研究了奇特核的电荷分布.研究发现,丰质子核中扩展的电荷密度分布可以通过库伦电子散射来测量.这种方法还被进一步推广用于计算弹性宇称不守恒电子散射,研究了一些典型原子核的中子密度分布,例如,Ca同位素链,N=50同中子素链以及N=Z的双幻核.结果表明,宇称不守恒非对称度的振幅主要由质子和中子形状因子极小值之间的距离决定.这些结果为下一代电子-核对撞机上的电子散射实验提供了有用的参考.     

多任务神经网络对原子核低激发谱的研究

原子核低激发谱对深入理解原子核结构具有重要作用。采用多任务反向传播(Back Propagation,BP)的神经网络方法系统研究了原子核$ {2}_{1}^{+} $和$ {4}_{1}^{+} $的激发能量。除了质子数和中子数外,通过在网络输入层增加一个有关原子核集体性的物理量,BP神经网络在0.1 MeV到数MeV的能量范围内很好地拟合了原子核的低激发能。相比五维集体哈密顿量(Five-Dimensional Collective Hamiltonian,5DCH)方法,BP神经网络更好地再现了原子核低激发能的同位素趋势,以及由壳效应导致的幻数原子核低激发能的突然增大,并且将$ {2}_{1}^{+} $和$ {4}_{1}^{+} $激发能的预言精度分别提高了约80%和75%,该预言精度与单任务神经网络基本一致,但是改进了对轻核区与缺中子核区低激发谱的学习能力,这说明多任务神经网络可以实现多种激发能量的统一精确计算。     

中、高能核物理的一些进展

自从1932年发现中子之后,人们确信原子核是由中子和质子组成的.在此基础上发展了一系列的模型理论.首先,尼尔斯·玻尔用液滴模型成功地解释了核密度的饱和性,随后发现了原子核的幻数现象,并由此建立了原子核的壳层结构模型.五十年代初期,奥格·玻尔又提出了描述原子核集体运动的综合模型,解释了一系列原子核的低激发态性质.六十年代以来,又发展了核多体方法的微观理论,在解释低能核物理现象方面,取得了相当的成功. 七十年代以后,随着实验精度的提高以及用高能粒子(或由此得到的次级粒子)轰击原子核的实验增多,这些新的高能核物理现象,给原子…