合成和研究稀土区质子滴线附近的6种新核素

利用兰州重离子加速装置(HIRFL)的SFC加速器引出的能量为165—180MeV的³⁶Ar重离子束,分别轰击⁹²Mo、⁹⁶Ru和¹⁰⁶Cd缺中子同位位素靶,产生了稀土区质子滴线附近的新核素¹²⁵Nd、¹²⁸Pm、¹²⁹Sm、¹³⁷Gd、¹³⁹Dy和¹³⁹Tb.借助高灵敏度的氦喷嘴快速带传输系统和“p–γ”或“X–γ”符合测量方法对它们进行了分离鉴别,确定它们的半衰期分别为(0.60±0.15)s,(1.0±0.3)s,(0.55±0.10)s,(2.2±0.2)s,(0.6±0.2)s和(1.6±0.2)s,并测量了¹²⁵Nd、¹²⁸Pm、¹²⁹Sm、¹³⁷Gd和¹³⁹Dy的β延发质子能谱,指认了能量为109.0和119.7keV的两条γ射线属于¹³⁹Tb的EC/β+衰变.     

140Tb和141Dy的β缓发质子衰变以及143Dy的自旋宇称

利用⁴⁰Ca+¹⁰⁶Cd融合蒸发反应产生了近质子滴线核¹⁴⁰Tb和¹⁴¹Dy,配合氦喷嘴带传输系统采用“质子-γ”符合方法观测了它们的β缓发质子衰变, 其中包括半衰期、质子能谱和衰变到第二代子核不同低位态的分支比. 通过统计理论拟合提取了¹⁴⁰Tb和¹⁴¹Dy的基态自旋宇称分别为7^±和9/2^±. 另一方面, 用Woods-Saxon Strutinsky方法计算了这两种核限制组态的势能面, 由此得到¹⁴⁰Tb和¹⁴¹Dy的基态自旋宇称分别为7⁺和9/2^－. 此外用同一方法还计算了¹⁴³Dy的核势能面, 从中看出¹⁴³Dy存在有自旋宇称为1/2⁺的基态和一个激发能为198keV的11/2^－的同质异能态. 该结果与2003年Eur.Phys.J. A16:347—351中的¹⁴³Dy衰变实验数据相符.     

133Sm和149Yb的β缓发质子衰变

利用⁴⁰Ca+⁹⁶Ru融合蒸发反应产生了近质子滴线核¹³³Sm, 配合氦喷嘴带传输系统采用“质子-γ”符合方法观测了它们的β缓发质子衰变, 其中包括半衰期、质子能谱、第二代子核低位态之间的γ跃迁, 并估计出衰变到第二代子核不同低位态的分支比. 通过统计理论拟合上述实验数据, 指认了¹³³Sm的自旋宇称的可能范围. 并用Woods-Saxon Strutinsky方法计算了限制组态的¹³³Sm的核势能面, 通过对比发现¹³³Sm的自旋宇称可能有两种成分:5/2⁺和1/2^－. 这一结果与2001年发表的¹³³Sm(EC+β⁺)衰变的简单衰变纲图是相容的. 此外用同一方法分析了2001年Eur. Phys.J.A12:1—4中发表的有关¹⁴⁹Yb的β缓发质子衰变实验数据, 由此指认了¹⁴⁹Yb的基态自旋宇称为1/2^－.     

93Pd的β缓发质子衰变

通过⁵⁸Ni(⁴⁰Ca,3n2p)反应合成等待点核⁹³Pd,采用氦喷嘴带传输系统加p-γ符合,观测到了它的β缓发质子衰变,测得其半衰期为(1.3±0.2)s.采用统计模型计算拟合了实验测得的β缓发质子能谱和布居到质子发射体子核不同终态的分支比,指认了⁹³Pd的基态自旋为9/2.用Woods-Xason Strutinsky方法计算了⁹³Pd的核位能面,其结果表明93?Pd基态自旋宇称可能为9/2⁺.     

合成和研究滴线区新核素β延发质子先驱核121Ce

利用³²S束轰击⁹²Mo靶,熔合蒸发3n反应合成了¹²¹Ce.藉助于具有γ(X)-p-t符合测量的氦喷嘴反冲快速带传输系统进行分离和鉴别.实验定出¹²¹)Ce的半衰期为(1.1±0.1)s,观测到了¹²¹Ce的延发质子谱并近似估计了延发质子分支比为(1.0±0.5)%.     

130Nd和140Tb的EC/β+衰变研究

利用能量为170MeV左右的³⁶Ar重离子束轰击⁹⁶Ru和¹⁰⁶Cd浓缩同位素靶,分别生成缺中子同位素¹³⁰Nd和¹⁴⁰Tb.借助氦喷嘴带传输系统,用X–γ和γ–γ符合方法,分离鉴别了这两种核素,并进一步测定了它们的衰变性质.得到¹³⁰Nd的半衰期为(13±3)s,首次建议了它的EC/β+衰变纲图,推测了其子核¹³⁰Pr的基态和低位能级的自旋宇称.修订了¹⁴⁰Tb的原有极简单的EC/β⁺衰变纲图并指认¹⁴⁰Tb的基态自旋宇称为7⁺.     

进一步指认近质子滴线核129Pm的衰变

2004年曾报道过利用⁴⁰Ca＋⁹²Mo融合蒸发反应产生了近质子滴线新核素Pm,并首次观测到它(EC+b+)衰变产生的能量为99keV的γ射线. 为了进一步确认上述指认，以下提供了三方面的新证据：1)在164－190MeV能量范围内测量了99keV衰变γ射线的激发函数;2)进行了交叉反应 ³⁶Ar＋⁹⁶Ru的实验,观察到了相同的99keV衰变γ射线；3)用Woods-Saxon Strutinsky方法计算了¹²⁹Pm的核势能面，其基态自旋宇称被预言为5/2^－，所以¹²⁹Pm的(EC＋b＋)衰变有利于馈送到子核¹²⁹Nd的5/2_－的低位态，这也与前期报道相符.     

Gd同位素核混合对称态

本文应用中子-质子相互作用玻色子模型理论数值计算了¹⁵⁰Gd、¹⁵²Gd和¹⁵⁴Gd核混合对称态的能量和电磁跃迁几率.计算表明,¹⁵⁰Gd核最低能量的混合对称态是2⁺,而¹⁵²Gd和¹⁵⁴Gd则为1⁺,随着核子数的增加;B(M1,0⁺→1⁺)小变大,表现出U(5)极限向SU(3)极限的转移.另外Majorana相互作用对混合对称态能量和电磁跃迁几率的影响也作了讨论.     

反质子与核非弹性碰撞中的自旋效应

A(p,p)A*非弹性碰撞过程,若反质子的光学势包含了自旋轨道耦合势,它在碰撞过程中不但能激发正常宇称态,也能激发反常的宇称态,以及非弹性过程的极化度.本文在DWIA框架下导出了微分截面(dσ/dΩ)_f,i,极化度P(θ).并对入射能量为46.8MeV和179.7MeV ¹²C(p,p)¹²C*的2⁺,3^－和1⁺态微分截面、极化度进行严格的分波方法计算.计算与实验符合很好.由于反常宇称态的非弹过程已被测得,表明反质子光学势的自旋效应不容忽视.     

129Ce高自旋态的形状变化

通过¹¹⁶Sn(¹⁶O,3n)¹²⁹Ce反应,利用多普勒移动衰减法测量了¹²⁹Ce高自旋态的寿命.得到的跃迁四极矩表明¹²⁹Ce的集体性相对于核芯¹²⁸Ce减弱.这个因增加一个h_11/2中子而引起集体性的降低可以解释为由于形状驱动效应产生三轴形变所造成的.正、负宇称带的跃迁四极矩与角动量的关系呈现相似的变化趋势,推测一对h_11/2准质子可能对核芯性质起主要作用.     

缺中子核素129Ce的(EC/β+)衰变

利用102MeV¹⁶O⁶⁺束轰击同位素靶¹¹⁷Sn,通过熔合蒸发4n反应产生核素¹²⁹Ce.由氦喷嘴快速带传输系统将反应产物送到低本底区.通过化学分离来制备待测的Ce样品,与此同时用¹⁶O束轰击¹¹⁷Sn的两种相邻的同位素靶¹¹⁸Sn和¹¹⁶Sn,并比较上述3种反应中的产物来进一步区分元素Ce的不同的同位素.结果一种半衰期为4.1min的活性被鉴定为¹²⁹Ce.基于X–γ–t和γ–γ–t符合测量,建议了包括51条射线在内的¹²⁹Ce的(EC/β⁺)衰变纲图.其中,¹²⁹Ce基态直接馈送到¹²⁹La基态的份额(26±7)%是用观测到的¹²⁹La衰变的278.6keV的γ射线的生长和衰变曲线估计出来的.另外还给出了用La-K_α-X射线和68.2keVγ射线开门的γ谱以及典型的衰变γ射线的时间谱.     

对质子滴线核19Na的β延迟质子衰变的首次观察

由²⁰Ne(P,2n)¹⁹Na反应,对质子滴线核¹⁹Na进行了研究,实验在中国科学院高能物理研究所质子直线加速器上进行,首次观察到了¹⁹Na的β延迟质子衰变,测定其质子能量为1.10±0.08MeV,半衰期为47±20ms,它相应于¹⁹Na基态到¹⁹Ne的7.62MeV、T=3/2同位旋相似态的超允许β跃迁和由此态到¹⁸F基态的级联质子衰变.     

22Na(p,γ)23Mg反应的实验研究

讨论了目前有关²²Na(p,γ)²³Mg反应的实验研究工作,结合兰州放射性束流线上的放射性束流²³Al的β⁺延发质子衰变实验的测量结果,给出了²³Al延发衰变的质子能谱,并比较了近期实验给出的相关能级的自旋、宇称值,正是由于这种自旋、宇称和能级部分宽度的不确定性,导致了反应率计算的不确定性.计算了同位旋相似态的共振强度.对于测量到的新的延发衰变能级E_d=8.916MeV,由于没有相应的能级宽度值,实验仅给出其相对共振强度值.     

质子滴线附近的新核素129Pm

通过重离子引起的融合蒸发反应⁹²Mo(⁴⁰Ca,p2n)合成了稀土区未知核素¹²⁹Pm,并且配合氦喷嘴快速带传输系统利用X-γ符合方法对它进行了首次鉴别.实验观测到了经¹²⁹Pm的(EC+β⁺)衰变产生的对应于子核¹²⁹Nd中5/2^－→1/2^－跃迁的一条99keV γ线.根据这条99keV γ线的时间衰变曲线,提取出¹²⁹Pm的半衰期为(2.4±0.6)s.     

非束缚核11N共振能级研究

简要回顾了目前有关非束缚态核¹¹N的实验研究现状,并根据GANIL和MSU的逆运动学弹性共振散射实验的结果,用多能级R矩阵理论拟合了散射质子的激发函数共振峰. 拟合结果表明,新的¹¹N能级顺序应为:1/2⁺, 1/2^－,5/2⁺,3/2⁺, 3/2^－,5/2⁺,7/2^－,同镜像核¹¹Be的实验测量结果和GCM理论计算¹¹N的能级顺序相一致.     

基于RIBLL的核谱学实验研究方法

在兰州近代物理研究所放射性束流线(RIBLL)装置上开展了对极短寿命的远离核的核谱学实验研究.利用能量为69MeV/u的³⁶Ar¹⁷⁺轰击厚度为92.3mg/cm²的^natNi靶,以弹核碎裂方式产生目标核²⁹S.通过RIBLL的分离将它注入到Si(Au)带电粒子探测器中并测量其β延发质子能谱.所得到的²⁹S的β延发质子能谱和寿命与文献值符合得相当一致,证明了本实验所采用的技术路线是可行的.     

小变形原子核中的相干效应

本文考察了在转动的小变形核力场中运动的核子-核子对、核子-空穴对中的相干效应。计算了O¹⁸最低的偶宇称态0⁺,2⁺,4⁺和O¹⁶最低的奇宇称态0^-,1^-,2^-,3^-波函数;和壳模型经典方法计算出的结果作了比较,二者相当一致。得出的初步结论如下:核力主要是P₂力再加上一定成分具有相干性质的力。前者与转动的变形场等效。不但对于0⁺,2⁺,4⁺,3^-态,而且对于1^-,2^-态,附加的相干成分都很重要;它们的内部态混合组态是比较多的,粒子-粒子之间、或粒子-空穴之间的关联都比较显著。只有0^-态的内部态是纯组态。     

S?(12)群表示的填充与强衰变

本文讨论了(3/2)^-,(1/2)^-,(7/2)⁺等共振态在S?(12)群表示中的填充及其强衰变,发现16016,35100两个表示中的(3/2)^-粒子不能衰变到(1/2)⁺和0^-.通过改变运动方程质量项的符号使表示的宇称改变,就能将((3/2)^-,8)和((1/2)^-,1)填在572表示中,从而使它们能衰变到(1/2)⁺和0^-。但是,((3/2)^-,1)和(7/2)⁺仍然不能通过S?(12)对称的有效顶点衰变,本文还详细分析了S?(12)在基本粒子分类和强衰变中的成功之处与局限性,并讨论了这种局限性产生的原因。     

7ΛLi自旋翻转M1跃迁的实验研究

使用大立体角的锗探测器陈列(Hyperball),观测到⁷_ΛLi基态二重态之间的自旋翻转M1γ跃迁(3/2⁺→1/2⁺,能量为691.7±0.6±1.0keV.为Λ与核子之间的自旋-自旋相互作用提供了重要的信息.     

23Al的β+延发质子测量

利用TOF-ΔE和0°注入探测器的方法,鉴别并测量了²³Al β⁺延发质子衰变能谱,通过精密脉冲发生器和计数器测得²³Al的半衰期T_1/2=(476±45)ms.实验中重现了能量为0.216,0.278,0.438,0.479MeV的低能衰变质子.另外,还观察到了一个新的β⁺延发衰变能级E_x=8.916MeV,并给出了它们的相对强度.