原子核衰变的模拟实验

原子核衰变的模拟实验伍祥生（湖南师大物理系）在物理教学中，原子核的放射性衰变内容比较抽象，在讲解时，让学生做一个测量水柱高度的减少和它的半衰期的模拟实验，能使该内容变得直观．学生通过观察、操作和测量，容易掌握原子核的放射性衰变的规律．一、模拟实验的原...     

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.     

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…     

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。     

β-衰变中容许跃迁和禁戒跃迁的衰变规律

在考虑容许跃迁和禁戒跃迁的基础上, 对远离β稳定线附近原子核的β^-衰变寿命进行了系统的研究, 发现对于远离β稳定线的原子核的β^-衰变寿命, 其容许跃迁和禁戒跃迁寿命(T_1/2)与母核的质子数和中子数之间存在指数规律. 利用这个规律, 计算了β^-衰变中的容许跃迁和禁戒跃迁(包括一级禁戒跃迁和二级禁戒跃迁)的衰变寿命, 理论计算结果与实验值符合得很好. 在此基础上, 对于一些核素的β^-衰变寿命进行预言, 这对于核物理和天体物理中β^-衰变研究具有重要意义.     

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.     

Bi同位素链上原子核α衰变性质的理论研究

采用结团模型(clustermodel)计算了从10752Te到292116共443个核素α衰变的半衰期,所得结果与实验值符合得很好,显示了结团模型可以成功地应用于研究原子核α衰变的性质。同时研究了Bi同位素链上奇A核α衰变的半衰期,计算结果与已有的实验值的偏差一般在3倍以内,进而对实验上未知α衰变半衰期的原子核的性质进行了预言。这有助于将来在实验室探测与鉴别这些原子核以及研究它们的α衰变性质。理论与实验的比较将加深人们对原子核结构的认识。     

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.     

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…     

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。     

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．     

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。     

云计算用于G-M计数器实验的数据处理

基于云计算原理，用Python及Flask设计了一个辅助G-M计数器及放射性衰变统计规律实验数据处理的程序，可不受地域及设备的限制快速实现数据计算、G-M计数管坪曲线和放射性衰变统计规律绘图等功能.     

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。     

基于Weizsäcker-Skyrme核质量公式研究原子核基态性质

基于一个半经验的原子核宏观 微观质量公式——Weizsäcker-Skyrme质量公式, 研究了原子核的形变、 滴线、 壳能隙和超重核α衰变能等相关性质, 发现该模型能较好地再现实验结果。与此同时, 探索了原子核对称能系数对原子核质量公式的影响和超重稳定岛的可能位置。     

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…     

引入Mathematica开展原子核物理中α衰变势垒隧穿模型教学的探索

原子核物理中α衰变是典型的量子隧道效应,势垒隧穿模型能够很好地解释α衰变的实验规律,包含了丰富的物理思想和巧妙的数学处理方法.但势垒隧穿理论模型的数学推导和计算复杂,为了避开繁琐的数学计算,直观地体现物理思想,引入Mathematica数学软件来开展α衰变势垒隧穿模型的教学.通过Mathematica软件强大的符号和数值计算功能,良好的人机交互性,可以方便地完成复杂的数学推导和数值计算,形象地给出不同势垒的理论计算结果,动态展示出α衰变势垒隧穿的物理图像.在核物理教学中引入数学软件,可有效地提高课堂教学的效率,培养学生自主学习能力,提升教学效果.     

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。     

类锌金离子Au~(49+)M壳层激发态的能级结构及衰变性质的理论研究

在相对论多组态Dirac-Fock(MCDF)理论方法基础上,通过系统考虑量子电动力学(QED)效应、Breit相互作用和弛豫效应,详细研究了类锌金离子Au49+的能级结构以及涉及M壳层激发态各种可能的辐射和Auger衰变过程.总结了QED效应和Breit相互作用对类锌金离子Au49+的M壳层激发态能级影响的一般规律.指出了随M壳层洞态的变化,主要的辐射衰变和Auger衰变的退激发特性.计算得到的部分辐射衰变能与已有的实验观测和理论计算结果作了比较,符合的很好.     

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.