电子和原子核散射研究原子核结构(英文)

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,17,19C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。     

基于相对论Hartree-Fock理论的原子核壳结构性质研究

一直以来,原子核壳结构是原子核物理研究的重点关注内容。特别是随着近年来新一代放射性核束装置和探测技术的蓬勃发展,丰中子原子核中新的壳结构及其演化与形成机制等成为核物理关注的热点之一。在基于核力介子交换图像建立的相对论Hartree-Fock 理论框架下,本工作以Ca同位素、双幻核 208Pb、超重核以及极端丰中子核为例,综述丰中子原子核中新的壳结构形成机制,高角动量态赝自旋对称性恢复与介质中核力吸引-排斥平衡,赝自旋对称性恢复/破缺与原子核壳结构、新奇现象等研究工作,并着重关注了与原子核新壳结构形成、赝自旋对称性恢复以及新奇现象等密切相关的交换(Fock)项效应。     

最初的电子-原子散射实验为何未能得到有关原子核式结构的信息

 现代物理学的一个重要里程碑无疑是通过α粒子散射实验所建立起的原子的核式结构。这一发现不仅导致了我们对于微观物质世界的看法的革命性的改变,同时也为早期量子论的建立奠定了坚实的基础。特别是核物质以高密度的形态集中于很小的空间,即原子核的实验证据,更成为了随后的关于强相互作用问题研究的出发点。在随后的约一个世纪,有关核物质的研究丰富了我们对于物质世界的认识,并最终导致了量子色动力学(QCD)的发现。然而,由于α粒子散射的结果首先是卢瑟福(E.Rutherford)在经典力学的框架下给出的解释,这一准经典的过程对早期量子物理发展的影响更多地是在玻尔(Bohr)的氢原子光谱理论中被提及。     

水雾包裹沙尘颗粒核壳结构的散射特性研究

基于离散偶极子近似法(DDA),对水雾包裹沙尘颗粒的核壳结构光学特性进行研究,计算了长短轴比例为2∶1的椭球形粒子的核壳结构内、外层厚度及散射角度变化对光散射特性的影响。结果表明,内核大小不变,外层厚度由1.2 μm增大到4.8 μm,核壳双层颗粒散射系数和消光系数由3.4和3.43降低到2.543和2.545,且散射相对强度也明显增大。外层厚度不变,内核厚度由0.6 μm增加到2.4 μm,散射系数和消光系数由3.105和3.111变化为2.76和2.9;可见外层厚度对核壳双层颗粒散射特性的影响更大,这是由于散射光主要与外层物质相互作用引起的。散射相对强度随波长的增加而降低,随核壳结构尺度的增加呈现递增的规律。该结果对大气中气溶胶和水雾共同作用时的散射特性,激光在其中的传输特性等研究有参考价值。     

库仑程函近似下扭曲因子对散射振幅的影响

在库仑程函近似框架下,引进实参量积分,将能壳上跃迁矩阵元分为靶的结构因子和弹的扭曲因子,导出了非分波扭曲因子的主项表达式和结构因子解析表达式,分析了扭曲因子对电子与类氢离子的非弹性散射角分布的影响 关键词： 库仑程函近似 散射矩阵元 扭曲因子     

原子核结构研究的一些进展

简述在最近几年中原子核结构研究中的一些新的进展.原子核的超对称性在1980年提出,1999年在奇奇核中得到检验.在原子核结构的代数模型中,玻色子模型中的弱集体性困难最近得到解决,在八极振动中,代数模型给出了大量的电磁跃迁的解析表达式,对于实验研究十分方便,¹⁵⁸Gd是目前最好的八极振动核.在原子核的壳模型中蒙特卡罗壳模型,投影壳模型有较大进展.最后对今后原子核结构的发展作出展望.     

原子核结构的相对论平均场描述

简要评述近几年相对论平均场理论的发展及其在核结构研究中取得的部分进展. 主要内容包括中子晕, 质子晕, 巨晕, 激发态晕等奇特核现象, 超重核结构, 超核结构以及原子核的赝自旋对称性和反核子谱的自旋对称性等.     

低能电子被水分子散射总截面的计算

基于固定核近似原理,利用R矩阵方法和分子的R矩阵程序计算了在4-20 eV能量范围内电子被水分子弹性散射的总碰撞截面,同时讨论了R矩阵半径的取值对总截面的影响.并将结果与实验值及其它理论计算作了比较,结果显示这种计算方法对于电子分子碰撞是很有效的.     

电子-正电子散射与电子-电子散射的极化效应

计算了电子-正电子散射的16种极化散射截面.根据角分布的特征,它们可以分为三大类,其前向奇性分别是sin~(-4)(θ/2)、sin~(-2)(θ/2)和1.也计算了电子-电子散射的16种极化散射截面,它们既可以按前向奇性分为三大类,也可以按后向奇性分为三大类.三类奇性的特征与电子-正电子散射类似.对于三类奇性的出现给出了直观的物理说明.     

卢瑟福散射与原子的有核模型

回顾了卢瑟福散射实验,并从原子的有核模型的建立引出一些思考。     

受激Raman散射实验研究

本文测量了受激Raman散射(SRS)(又称Stokes光)能量及等离子体尺度的依赖关系,揭示了SRS产生的条件及演变的规律。证明在黑洞靶中SRS是产生超热电子的主要机制。较好地测量了波长1.053μm激光在1.2～2.1μm波段范围内产生的SRS光谱及在0.72～0.78μm波段范围内产生的Anti-Stokes光谱。由SRS谱的短波截止推算出等离子体的电子温度为1.35keV。由谱的分布推算出SRS主要产生在0.07～0.15临界密度范围内(波长1.053μm激光的临界密度为1×10^(21)/cm^3)。     

物质动态结构的非弹性散射研究

在静态结构的基础上，考虑原子的振动，分子键的振动、转动和振－振运动的结构称为动态结构，它是用非弹性散射方法来测定的。本文评述研究动态结构的实验方法：中子非弹性散射，非弹性X射线散射、核非弹性散射和Raman散射以及红外吸收谱。简单介绍了声子散射理论基础，继后，分三节描述了用这些方法来研究动态结构的若干结果。1）结晶物质，包括晶内，表面和界面，高纯近完整晶体中杂质引起的，多晶中、薄膜和纳米晶体中的点阵动力学研究；2）非晶物质，包括非晶固体，高聚合物，生物大分子，准晶和液体的动态结构研究；3）高温超导体的点阵动力学研究，文末给出了小结和最后评论。     

Charge Densities of Unstable Nuclei with Electron Scattering

Relativistic mean-field theory and phase-shift analysis are combined together to investigate the elastic Coulomb scattering between electrons and unstable nuclei. Electron scattering at several different energies is studied and compared, in order to see the energy dependence of electron-nucleus scattering. It is shown that electron scattering at 200 MeV or 300 MeV can be used to reveal electron-nucleus scattering information around the first diffraction minimum. Shifts in opposite directions are obtained for the first diffraction minima of the electron scattering off the ground and first excited states of ^17F with ^16O as reference, and similar effects are obtained for ^18Ne. Besides, some neutron-rich N = 8 isotones are also studied. Results show that electron scattering will be very useful and important in studying both proton- and neutron-rich nuclei in the future.     

Exotic nuclei – a challenge for nuclear mean field models

We present a brief overview of the interplay between exotic nuclei and the development of nuclear mean field models. This is exemplified with four test cases addressing the topics of shape coexistence, isotope shifts, long isotopic chains, and superheavy elements. This revised version was published online in August 2006 with corrections to the Cover Date.     

Charge Densities of Unstable Nuclei with Electron Scattering

Relativistic mean-field theory and phase-shift analysis are combined together to investigate the elastic Coulomb scattering between electrons and unstable nuclei. Electron scattering at several different energies is studied and compared, in order to see the energy dependence of electron-nucleus scattering. It is shown that electron scattering at 200 MeV or 300 MeV can be used to reveal electron-nucleus scattering information around the first diffraction minimum. Shifts in opposite directions are obtained for the first diffraction minima of the electron scattering off the ground and first excited states of ¹⁷F with ¹⁶O as reference, and similar effects are obtained for ¹⁸Ne. Besides, some neutron-rich N=8 isotones are also studied. Results showthat electron scattering will be very useful and important in studying both proton- and neutron-rich nuclei in the future.     

高能聚变产物与燃料粒子间的核加库仑相干散射

在具有较高电子温度的D－^3He聚变等离子体中,强子弹性散射、核加库仑相干散射和核反应产物的传播等效尖变得相对重要,而聚变产生的高能离子与电子的库仑相互作用变弱。部分本底燃料离子被聚变产生的高能离子轰击而成为麦克斯韦分布函数尾部的“超热”燃料离子,从而提高了D-^3He聚变反应。     

Al(100)表面原子结构的高能离子散射研究

本文介绍了用高能(MeV)离子散射研究表面、界面原子结构的方法、实验装置;报道了获得Al单晶清洁表面的方法,用高能离子散射、沟道效应研究Al(100)表面原子结构的实验结果:Al(100)表面层原子的热振动振幅较体内原子大20—30％,Al(100)表面层原子的弛豫量小于-0.05?。 关键词：     

Nuclear structure of proton-rich unstable nucleus 28P studied by g-factor measurement*

Nuclear structure of proton-rich unstable nucleus 28P has been studied by measuring its g-factor for the first time. The g-factor of 28P (Iπ =3+, T1/2=270.3 ms) was measured by means of β-NMR technique combined with the new polarization technique for charge exchange reaction product in the intermediate energy heavy ion collisions. The obtained g-factor of g=0.1028(27) is very much quenched from the Schmidt value,but is well reproduced by the shell model (+0.102). In connection with the magnetic moment of the mirror partner and the β-ray transition probability, the orbital angular momenta and intrinsic spins of protons and neutrons have been determined as 〈lp〉 = 0.43(29), 〈ln〉 = 1.85(29), 〈Sp〉 = 0.28(4), and 〈Sn〉 = 0.44(4).