迈耶夫人与核壳层模型

介绍了迈耶夫人的生平和她对物理学的主要贡献,回顾了她从幻数入手,继而建立原子核壳层模型的过程,以及由此带给我们的启示.     

一些近期发现的同核异能态的壳模型解释

近期,在101In、123,125Ag和218Pa等核中,首次观测到同核异能态。本工作通过原子核壳模型解释In、Ag同位素和$N\!=\!127$同中素中的这些同核异能态及相关的同核异能态背后的物理原因。101-109In这五个奇A核In同位素中,观测到的$1/2^{-}$同核异能态的激发能非常接近。这可以通过引入中子近期,在101In、123,125Ag和218Pa等核中,首次观测到同核异能态。本工作通过原子核壳模型解释In、Ag同位素和$N\!=\!127$同中素中的这些同核异能态及相关的同核异能态背后的物理原因。101-109In这五个奇A核In同位素中,观测到的$1/2^{-}$同核异能态的激发能非常接近。这可以通过引入中子$0g_{7/2}$和$1d_{5/2}$轨道间的很强的组态混合来解释。更进一步分析表明,这些奇A核In同位素中,从$9/2^{+}$基态到$1/2^{-}$同核异能态,一个质子从$1p_{1/2}$轨道激发到$0g_{9/2}$轨道。这一质子组态变化可能引发中子$0g_{7/2}$和$1d_{5/2}$轨道的单粒子能变化。这样一个原子核内的组态依赖的壳演化被称为第二类壳演化。与In同位素类似,123,125Ag的同核异能态被发现是$1/2^{-}$态,对应着一个质子空穴在$1p_{1/2}$轨道。但之前观测到的115,117Ag的$1/2^{-}$态是基态。这意味着质子$1p_{1/2}$轨道和$0g_{9/2}$轨道在$N\!=\!72$附近发生了反转。壳模型分析表明张量力是造成这两个轨道反转的决定性原因。之前观测到的奇奇核$N\!=\!127$同中素210Bi、212At、214Fr和216Ac中,基态是$1^{-}$态,同时存在高自旋的同核异能态。然而,基于$\alpha$衰变性质和壳模型计算,推荐218Pa中的基态和新发现的同核异能态分别为$8^{-}$态和$1^{-}$态。奇奇核$N\!=\!127$同中素基态和同核异能态的演化是由质子中子相互作用从粒子粒子形式转化为空穴粒子形式以及质子组态混合所导致。总的来说,壳模型对这些双幻核100Sn、132Sn和208Pb附近核中新发现的同核异能态有较好的描述。双幻核附近核中的同核异能态,也称为壳模型同核异能态,是核结构研究中非常重要的。因为这些同核异能态常常提供了中重质量区域极端丰中子和缺中子原子核中的第一个谱学性质,并包含了丰富的物理信息,比如质子中子相互作用及其在壳演化中的作用。     

迈耶夫人

 对于居里夫人,绝大多数读者是很熟悉的。然而,继居里夫人之后半个世纪,又有一位女科学家获得诺贝尔物理学奖---她就是玛丽亚·戈佩特·迈耶。2006年恰逢迈耶夫人诞生100周年,我们回顾她的生平和她对科学事业的贡献是很有意义的。迈耶夫人生平玛丽亚·戈佩特·迈耶（MariaGoeppertMayer,1906¹972,即迈耶夫人,原名玛丽亚·戈佩特）出生于德国的上西里西亚地区（第一次世界大战后归属波兰）卡托维兹市的教授世家,前六代都是德国大学教授。她是父母的独生女。     

原子核对称能对中子星壳层结构的影响

中子星内壳层中存在原子核、中子、电子等非均匀分布的物质。在Wigner-Seitz近似下,共存相方法和自洽Thomas-Fermi近似方法是描述这种非均匀物质的有效方法。中子在非均匀物质所占的比例远远大于其他组分,因此原子核的对称能对非均匀物质的性质会产生十分重要的影响,而原子核对称能的密度依赖关系在核物质饱和密度附近有较大的不确定性。采用相对论平均场理论描述核子间相互作用,研究原子核对称能对中子星内壳层的密度范围、pasta相结构、壳核相变密度等性质的影响,探寻其中可能存在的关联。计算结果表明,原子核对称能及其密度依赖性在决定中子星内壳层非均匀物质的性质中起着重要作用,这与之前相关研究中得到的结论基本相符。Within Wigner-Seitz approximation, both the coexisting phases method and the self-consistent Thomas-Fermi approximation can be used to describe the nonuniform matter consisting of nuclei, neutrons, and electrons, which may coexist in the inner crust of neutron star. Since the neutron fraction is very large, nuclear symmetry energy may have an important impact on the properties of nonuniform matter. However, the density dependence of nuclear symmetry energy around saturation density is still rather uncertain. This paper focuses on the influence of nuclear symmetry energy on the density range of inner crust, pasta phase structure, and crust-core transition density of neutron star, where the relativistic mean field theory is adopted to describe the nucleon-nucleon interaction. It is turned out that the nuclear symmetry energy and its density dependence play an import role in determining the properties of nonuniform matter in the inner crust of neutron star, which is consistent with the former related studies.     

q形变壳模型中奇A核的磁矩

将核磁矩算符定义为量子群SU_q(2)的一阶张量算符的形式.计算结果显示,q形变参数依赖于最后一个主壳层中的价核子数.在对满单j壳层外仅有一个价核子的奇A核磁矩值进行拟合后发现,在大多数情况下,较Schmidt值有所改进.     

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.     

丰中子锶同位素的投影壳模型研究

利用考虑跨壳激发的投影壳模型（PSM）方法,研究了质子数Z=38、中子数N=63和64大形变丰中子101,102Sr同位素的结构性质。主要计算了转动谱、转动惯量和电磁跃迁性质等（如B（E2）和g因子）,并与相应的实验数据进行系统比较和相关的理论预言。结果表明,PSM可以利用理论计算的能带图解释101,102Sr同位素的转动惯量、电磁跃迁随自旋的变化,分析晕带的结构。PSM理论可以很好地再现实验结果,说明PSM方法及其采用的有效相互作用可以外推研究丰中子核区101,102Sr同位素的原子核结构。对于101,102Sr同位素,核子开始填布质子g_9/2和中子h_11/2轨道,通过更为仔细地分析能带图中来自质子g_9/2和中子h_11/2轨道对各转动带的组态成分的贡献,清晰地表明丰中子核结构性质对不同核子填布的依赖。Recently, we have carried out systematically studies on the structural properties of proton number Z=38, neutron number N=63 and 64 neutron-rich isotopes 101,102Sr by using the projected shell model (PSM) with consideration of cross shell excitation. The rotation spectra, the moment of inertia and the electromagnetic transition properties (such as B(E2) and g-factor) are calculated and compared with the corresponding experimental data in this paper. Furthermore, more high spin states are predicted in the calculation and expected to be confirmed experimentally. The results show that the PSM can not only well analyze the structural properties of yrast bands in 101,102Sr but also interpret the variation of the moment of inertia, electromagnetic transition with spins in terms with the theoretical band diagram. The good agreement with the experimental data suggests that the PSM with the adopted effective interactions can be generalized to study the nuclear structure of 101,102Sr isotopes in neutron-rich mass region. For 101,102Sr isotopes, the nucleons begin to fill proton g_9/2 and neutron h_11/2 orbital, the dependence of nuclear structure and properties on the different orbital occupies is described by carefully analyzing the contribution from proton g_9/2 and neutron h_11/2 orbital to the configuration of rotational bands in band diagram.     

轻丰中子核的壳模型计算

对9≤A≤14,3≤Z≤5的核进行了壳模型计算.以⁸He作为core,选用修正的表面δ相互作用(MSDI)作为残余相互作用,挑选了24个实验能谱数据,定出了MSDI的参数和单粒子能量,并计算了结合能、低激发谱、电磁性质等,得到与实验较符合的结果.并着重讨论了¹¹Be的宇称反转和halo结构的物理机理.计算程序为OXBASH.     

原子层沉积方法制备核-壳型纳米材料研究

采用原子层沉积方法在碳黑纳米颗粒表面分别沉积Al₂O₃, ZnO, TiO₂和Pt, 成功制备出核-壳型纳米材料. 通过高分辨率透射电子显微镜、X射线光电子能谱仪、 能谱仪对材料的表面形貌、晶体结构、薄膜成分进行了表征和分析. 结果表明, 原子层沉积方法是制备核壳型纳米材料的理想方法. 此外, 还分析了采用原子层沉积方法沉积不同材料, 所生长的薄膜材料有单晶、多晶、非晶等多种存在形式的形成原因. 关键词： 原子层沉积 核-壳型纳米材料 碳黑纳米颗粒     

ZnO/CuO 核壳结构纳米线光致发光性能 与CuO壳层厚度的关系

通过分别生长核层与壳层制备出了ZnO/CuO核壳结构的纳米线。形貌和结构分析表明,ZnO核为单晶纳米线而CuO则以多晶形式覆盖在核层表面上。光致发光(PL)研究表明,ZnO纳米线PL强度随CuO壳层厚度的变化而变化。当壳层比较薄时ZnO的PL强度增大,这主要是由于CuO壳层对ZnO核层的修饰减少了表面态,而当壳层厚度增加到一定程度时,ZnO的PL强度不再变化,这主要是由于在核壳结构中形成了type-I型结构的原因。我们对这一现象做了详细的讨论。     

1894年8月13日：瑞利男爵和氩的发现

瑞利男爵（Lord Rayleigh）是斯特拉特（John William Strutt,1842～1919）的头衔,他于1873年继承了瑞利男爵的爵位。瑞利男爵于1879～1884年间在剑桥大学当实验物理教授,是麦克斯韦（James Maxwell）的继任者,并于1887～1905年任职于伦敦的英国皇家科学研究所。他大部分的研究都在位于泰林（Terling）的家中个人实验室完成。     

AlK壳层等离子体辐射谱模型的比对

碰撞辐射模型的比对研究对校验发展等离子体辐射谱模型、提高等离子体参数的诊断精度具有重要意义. 基于Al等离子体, 对常用的辐射模型代码FAC和FLYCHK K壳层辐射谱模型开展了比对研究, 详细比较了它们的离子丰度、特征线强度、谱发射率曲线和吸收系数曲线等特征, 并根据各能态的速率方程, 从FAC和FLYCHK模型的结构特点出发, 分析了造成这些差异的原因. FAC 和FLYCHK计算得到的类H、类He离子n=2, n=3激发态数密度有显著差异, 进而引起特征线发射率及其比值(He-IC/He-αup, He-βup/H-βup)的差异, 从而对等离子体参数的诊断结果产生影响. 除了模型中采用的能级结构和碰撞辐射过程速率外, 计算结果显著地受到FAC 和FLYCHK 模型结构的影响. n=2激发态数密度的差异是由FAC和FLYCHK分别采用能级和超组态(组态)的方式构建n=2激发态的速率方程而引起的, 而FAC代码忽略了n=3与更高激发态之间的碰撞耦合过程, 是引起n=3激发态数密度差异的原因. 主要特征线的吸收系数与基态能级的数密度相关, 受到激发态数密度的影响较小, 因此与谱发射率曲线相比, FAC和FLYCHK计算结果的差异更小.     

Au@SiO2核-壳层单晶八面体纳米棒光吸收性质的研究

包覆材料改变了单一材料的力学、光学性质.利用离散偶极近似(Discrete Dipole Approximation,简称DDA)的方法,系统研究二氧化硅壳层、尺寸及形貌等因素对Au@SiO2核-壳层单晶八面体纳米棒光学吸收谱峰值、峰位及其近场分布的影响.研究表明SiO2壳层包覆的Au纳米棒的光学吸收谱同样表现为横向和...     

1913年8月：Robert Millikan 和他的油滴实验

 Robert A. Millikan著名的油滴实验发表于1913年8月，此实验对以往测量电子电荷的方式做了大幅的改良，很精巧地测出基本电荷量，被誉为是物理史上最巧妙的实验之一，但它也成了指控Millikan在科学行为上有瑕疵的根据。     

分子链缠结对核-壳结构复合凝胶非均匀变形行为的影响

凝胶分子形成凝胶网络时,分子链段间会相互缠绕形成物理交联,显著影响其力学行为.为研究凝胶分子链段间相互缠结形成的物理交联对核壳结构复合凝胶变形行为与溶剂分布的影响,基于slip-link链缠结模型和张量推导建立核壳结构复合凝胶变形过程的一般数学表达式.结果表明：受刚性核影响,凝胶壳的拉伸是各向异性的,凝胶壳内溶剂的分布也是非均匀的,由内向外呈非线性变化,溶剂在凝胶内的扩散不满足菲克扩散定律;分子链缠结度越高凝胶壳的径向和周向伸长比越低,凝胶的溶胀率也越低.     

反射不对称壳模型及Ra八极形变带的描述

应用变分法,建立了反射不对称壳模型(RASM)的基本理论框架.通过计算RASM的本征方程可以得到原子核的八极转动带.在RASM框架下,再现了典型八极形变偶偶核Yrast带的一些基本特征.计算了典型八极形变偶偶同位素^222—230Ra的Yrast带,理论与实验符合得很好.     

不同壳层厚度的LaF_3∶Eu~(3+)/LaF_3核壳结构纳米颗粒制备及发光性质

表面缺陷会使纳米材料的发光中心产生严重的猝灭,而适当厚度的同质包覆层会减少其猝灭。本文利用共沉淀法合成了LaF3∶Eu3+纳米颗粒和LaF3∶Eu3+/LaF3核壳结构纳米颗粒,研究了颗粒的晶体结构、形貌以及不同壳层厚度对发光性能的影响。研究发现:LaF3∶Eu3+核心和LaF3∶Eu3+/LaF3核壳结构均为六方结构。包覆同质壳层可以提高稀土离子的发光性能,包覆厚度的不同导致LaF3∶Eu3+/LaF3核壳结构的荧光强度与衰减时间均发生改变。其原因是未掺杂的LaF3壳层可以将发光中心Eu3+离子与LaF3∶Eu3+核心的表面隔离,进而减少表面对发光中心的猝灭,提高材料的发光性能。这种修饰作用与壳层厚度相关。     

Fe离子M壳层不可分辨跃迁系不透明度研究

在活动星系核吸收光谱中存在着一种重要的吸收特征——铁元素的M 壳层不可分辨跃迁系吸收谱, 认识这种特征对于活动星系核区的物理性质的研究具有重要的意义. 利用细致谱线模型, 对实验室中获得的吸收谱进行了理论计算和分析, 较好地重现了实验结果中主要的吸收结构, 同时计算了温度为10-50 eV的预测吸收谱,用于活动星系核光谱的研究.     

不同壳层厚度的LaF3：Eu3+/LaF3核壳结构纳米颗粒制备及发光性质

表面缺陷会使纳米材料的发光中心产生严重的猝灭，而适当厚度的同质包覆层会减少其猝灭。本文利用共沉淀法合成了LaF₃：Eu³⁺纳米颗粒和LaF₃：Eu³⁺/LaF₃核壳结构纳米颗粒，研究了颗粒的晶体结构、形貌以及不同壳层厚度对发光性能的影响。研究发现：LaF₃：Eu³⁺核心和LaF₃：Eu³⁺/LaF₃核壳结构均为六方结构。包覆同质壳层可以提高稀土离子的发光性能，包覆厚度的不同导致LaF₃：Eu³⁺/LaF₃核壳结构的荧光强度与衰减时间均发生改变。其原因是未掺杂的LaF₃壳层可以将发光中心Eu³⁺离子与LaF₃：Eu³⁺核心的表面隔离，进而减少表面对发光中心的猝灭，提高材料的发光性能。这种修饰作用与壳层厚度相关。     

MAPbBr3与MAPbBr3/(OA)2PbBr4核壳材料的尺寸效应和发光特性

利用配体辅助共沉淀法和超高速离心分别制得了3种不同尺寸的甲胺溴化铅MAPbBr3与核壳结构MAPbBr3/(OA)2PbBr4(辛胺溴化铅)纳米颗粒,并对其形貌结构和发光性能进行了表征.紫外-可见吸收光谱和室温荧光(PL)光谱测试表明,因量子局限效应,MAPbBr3与核壳结构MAPbBr3/(OA)2PbBr4纳米颗粒...