原子核与激光的相互作用(一)——激光引起的同质异能态衰变和γ Laser

用参量化的方法推导了激光引起的原子核同质异能态共振跃迁的几率,并考虑了激光频率宽度的效应.进而研究了基于以下概念发展γ激光器的可能性:即用强的可见光激光将长寿命的同质异能素转换到能量上近似兼并的短寿命同质异能素,并使后者达到粒子数反转.在分析了同质异能态的粒子占有数随时间变化的基础上,数值计算了这一途径所需要的激光强度.     

136Ba的10+同质异能态

利用450MeV的⁸²Se束流轰击¹³⁹La靶,通过核子转移反应产生了¹³⁶Ba,用在束γ谱学方法测量了其激发态的γ衰变,观测到了它的10⁺态同质异能态并得到该同质异能态的寿命为94ns.     

奇—奇核~（114）Pm高自旋同质异能态及其衰变纲图的研究

用高自旋同质异能态次级束流线实验装置，对１４４Ｐｍ的高自旋同质异能态进行了快速分离，并做了γ射线的符合测量．结合γ射线激发函数和各向异性的测量结果，首次建立了奇—奇核１４４Ｐｍ的高自旋同质异能态的衰变纲图，其中１９条高自旋能级和２９条γ射线是由本工作指定的．离子γ射线关联测量确定了１４４Ｐｍ的高自旋同质异能态的半衰期大于２μｓ．通过系统性比较以及变形的独立粒子模型理论计算，指定了高自旋同质异能态的粒子组态可能为，自旋宇称为，并具有形变参数为β＝－０．１８的扁椭球形状．     

133 Sm的(EC+β+)衰变和133Pr的1.1s同质异能态

通过96 Ru( 4 0 Ca ,ln2p)反应 ,采用氦喷嘴带传输系统和X γ与γ γ符合测量方法 ,首次建议了133Sm的简单的 (EC + β+)衰变纲图 .由于Ru靶中含有98— 10 2 Ru的成分 ,同时产生了133Pr,并首次测定了133Pr的 1 1 / 2 - 同质异能态的寿命为( 1 .1± 0 .2 )s.用单粒子模型提取了131,133,135 ,137Pr的 1 1 / 2 - 同质异能态的约化跃迁几率的实验值 ,并与Weisscopf近似估计进行了比较 .     

中子反应同质异能态截面比的系统学

提出了中子反应同质异能态截面比的半经验公式.该公式含有一系统学参数,适应于产物核质量数44≤A≤197、同质异能态自旋0≤J_m≤12和基态自旋0.5≤J_g≤8的中子反应.在入射中子能量E_n<20MeV能区,对该系统学参数进行了系统学研究.通过获得的半经验公式和系统学参数,可以很好地再现已有实验数据,也可较好地预言无实验数据的同质异能态截面比或同质异能态截面.     

143Nd中高自旋同质异能态的识别与研究

利用能量为80MeV的18O束流,通过¹³⁰Te(¹⁸O,5n)反应研究了¹⁴³Nd的高自旋态能级结构.基于γγ延迟符合、γ射线的角分布及线性极化测量,首次发现了¹⁴³Nd的一个半寿命为(35±8)ns,自旋和宇称为49/2⁺的同质异能态.用形变独立粒子模型探讨了此同质异能态的形成机制.     

Pb附近奇A核同质异能态半衰期的简单规律

对Pb附近Z=78—82奇A核同质异能态IT衰变（或称为同质异能跃迁包括γ跃迁和内转换）的实验数据进行了系统的分析, 发现了奇A核同质异能态IT衰变半衰期的一个简单的规律:同位素链上角动量和宇称相同的同质异能态, 半衰期的对数随质量数之间符合二次曲线关系。 这说明了IT衰变的半衰期和质量数A之间有着一个指数关系。 对这一段同质异能态衰变中跃迁多极性的分析可让人们对有关物理性质有更清楚的认识。 对发现的简单规律也给出了可能的物理解释。     

奇—奇核114Pm高自旋同质异能态及其衰变纲图的研究

用高自旋同质异能态次级束流线实验装置,对¹⁴⁴Pm的高自旋同质异能态进行了快速分离,并做了γ射线的符合测量.结合γ射线激发函数和各向异性的测量结果,首次建立了奇—奇核¹⁴⁴Pm的高自旋同质异能态的衰变纲图,其中19条高自旋能级和29条γ射线是由本工作指定的.离子γ射线关联测量确定了¹⁴⁴Pm的高自旋同质异能态的半衰期大于2μs.通过系统性比较以及变形的独立粒子模型理论计算,指定了高自旋同质异能态的粒子组态可能为π(1h²_11/2d_5/2)v(1i_13/21h_9/22f_7/2),自旋宇称为J^π=27⁺,并具有形变参数为β=－0.18的扁椭球形状.     

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。     

缺中子核197Bi的能级结构研究

用100MeV¹⁶O束流轰击厚的天然Re靶和¹⁸⁷Re同位素靶,布居了¹⁹⁷Bi的高自旋激发态.用y-y-t符合测量,发现并修正了已有的¹⁹⁷Bi能级纲图中的错误,确定了¹⁹⁷Bi的三个新的高自旋同质异能态,识别出了11条新γ跃迁.并从奇A Bi核能级结构的系统性,对本工作确定的半寿命t_1/2=19.3±4.9ns的同质异能态的组态和衰变性质进行了探讨.本工作还测量了γ跃迁的角分布,建议了¹⁹⁷Bi的新的能级纲图.     

高自旋同质异能态束流的产生和应用

论述了高自旋同质异能态束流的物理意义.以RINKEN的HSIB为例,简略地叙述了高自旋同质异能态束流的产生、分离、传输及纯化的方法,并对高自旋同质异能态束流诱发核反应中放出的γ射线探测技术进行了论述. The physical motivations with high spin isomer beams were introduced. Taking HSIB of RIKEN as an example, the methods to produce, separate, transport and purify high spin isomer beams were described briefly, and the detection of γ rays emitted from the reactions induced by the high spin isomer beams was presented. Finally, the progress to develope the high spin isomers in the N =83 isotones as second beams was stressed.     

高自旋同质异能态束流及其在核谱中的应用

介绍了在日本理化学研究所利用高自旋同质异能态束流装置上取得的核谱学研究结果，强调了可利用重离子核反应中逆运动学产生自旋同质异能态束流，并用其进行了二次核反应，描述了首次利用高自旋同质能态束流完成的物理实验。     

关于缺中子同位素107-111In 的激光光谱学

我们用在线质量分离器对放射性同位素在原子跃迁中的超精细结构和同位素移动进行了激光光谱学研究。其目的是想借此确定同位素链以及基态和同质异能态的静态核性质(,P,Q)的变化。这个工作是由Johannes Gutenberg 大学和GSI 合作完成的。我们选择的元素是In(过去已有过报导)。这里我们仅报导一下九月份所得到的一些新的结果。     

206At的[πh1/2νi-113/2]10-同质异能态研究

利用能量为60-80MeV的12C束流,通过197Au(12C,3n) 206 At反应研究了206At核的高自旋能级结构. 用7台BGO(AC)HPGe探测器和一台用于探测低能γ射线的平面型HPGe探测器进行了γ射线的激发函数、γ-γ-t符合及γ射线的角分布测量. 基于这些测量,首次建立了包括25条γ跃迁的206At高自旋能级纲图. 确定了一个半寿命为(908±400)ns、自旋和宇称为10-的同质异能态. 基于较重的双奇核 208,210At能级结构的系统性,对206At的10-同质异能态进行了讨论.     

通过极化原子束的磁偏转实现激光同位素浓缩

本文描述一种通过极化原子束的磁偏转实现同位素和同质异能素浓缩的新方法。用具有不同频率和偏振的激光进行选择性光抽运,使束中两同位素的原子分别反向高度极化,然后使这些反向极化的原子在经过自旋选态磁铁后沿不同方向偏转,从而实现同位素浓缩。推算了此法的选择性和产量,与其他方法相比,讨论了其优缺点和可能的应用前景。提出了用锂或钾进行实验的方案。 关键词：     

146Sm核高自旋态的实验观测

用能量为95MeV的¹³C束流,轰击天然厚Ba靶,对¹⁴⁶Sm的高自旋态进行了实验研究,观测到17条γ射线和11条新能级,能级纲图延伸到了激发能为103MeV处,在此高激发能区,能级结构仍呈现粒子组态的特性,没有发现长寿命的同质异能态.     

激光离子源的首次在线实验结果

介绍了在线同位素分离器使用激光离子源的重要性、激光离子源原理和相关激光技术,以及热毛细管激光离子源和靶室的结构.在首次在线实验中使用50MeV/u ¹⁸O+^natTa→¹⁶⁷Yb(T_1/2=17.5m)反应道,实现了加速器、分离器和激光系统的联合运行.通过测量分离后产物的γ谱,确定了分离后的¹⁶⁷Yb的产额,并与从产生截面、束流强度、收集时间和靶厚度计算得到的产生率相比,得到总分离效率约为0.2%.通过有激光与无激光条件下测量的γ谱中¹⁶⁷Yb与¹⁶⁷Lu相应峰下面积比值K得到元素选择性η为3.2.发现了新的¹⁶⁷Yb的长寿命高自旋的同质异能态,分析了提高效率的途径.     

高电荷态同质异能态的寿命

分析了带电原子由于缺少内转换(同质异能态)或电子俘获跃迁(β衰变)引起的核寿命的变化.理论预言了随着电荷态的增加,内壳的电子在核表面的电子密度降低,内壳电子能级也降低,不稳定原子核的寿命由于前一原因而缓慢增加,但当内壳电子能级降到特殊能量时产生剧烈增加.比较了由于不同的跃迁能量和跃迁类型对内转换过程的半衰期的影响,并将计算的理论值与一些实验测量值进行了比对.并开发了进行这类计算的公共计算程序.     

197Au（n,2n）反应中同质异能素截面比

用活化法测量了15MeV中子引起¹⁹⁷Au（n,2n）反应的同质异能素截面比。使用Huizenga-Vandenbosch描述的方法计算了该反应的同质异能截面比,根据实验值同理论值的比较,确定了产物核的自旋切割因子和核有效转动惯量的值。     

光子穿透系数及同质异能态俘获截面的研究

合理地给出了复合核反应光子穿透系数及同质异能态俘获截面的计算公式,其中包括统计和非统计过程.通过求解级联γ退激过程计算光子穿透系数,既合理地扣除(n,γn)过程,又包括首次γ跃迁至中子分离能B_n以上能级的贡献.以4MeV以下中子和⁵⁹Co及¹⁰³Rh的反应为例,比较用不同方法计算的光子穿透系数,计算同质异能态俘获截面并和实验数据进行比较,最后对结果进行了分析和讨论.