丰中子锰同位素的壳模型计算

利用球形壳模型和投影壳模型两种方法对Z≤28,N=40附近pf壳的丰中子核素的结构进行了一系列的研究。以丰中子的锰同位素为例讨论了对奇奇核58,60Mn的两种壳模型计算结果。结果显示,两种理论方法都很好地再现了58,60Mn实验上观测到的从低激发到高自旋态的能级。在对这两个同位素由中子g_9/2轨道闯入所产生的负宇称转动带进行描述时,两种理论计算也得到了一致的结果。通过对比,阐明了两种壳模型方法及其采用的有效相互作用在该丰中子核区的适用性,特别强调了中子g_9/2轨道的激发对于pf壳Z≤28丰中子核素结构的重要性。Recently,we have carried out a series of studies on the structures of pf shell neutron-rich nuclei around N=40 using the spherical shell model and the projected shell model respectively.As an example,these two types of shell model calculations for the neutron-rich odd-odd isotopes 58,60Mn are discussed in this paper.The results show that both the calculations reproduce the observed experimental energy levels from the lowexcitation states to the high-spin ones in 58,60Mn.Consistent results are also obtained by these two theoretical calculations when describing the negative-parity rotational band derived from the intruder neutron g_9/2 orbital in both isotopes.Through comparison,we show the applicability of these two shell model methods and the adopted effective interactions in the present neutron-rich mass region.The significance of the excitations from neutron g_9/2 orbital to the structures of the neutron-rich nuclei in pf shell with Z≤28 are especially emphasized in this paper.     

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.     

现代壳模型

传统壳模型存在的一个主要问题是计算过于复杂以致无法进行.随着计算机计算能力的空前提高,现在已经可以进行极大规模的壳模型计算.然而,还不清楚这种计算对于深入理解物理问题是否有实际帮助.况且,对于组态空间可达1014—1018维的中重核,当前的计算机能力还达不到.因此对中重核仍需研究如何把巨大的模型空间截断到最佳的可操作子空间的问题.近来提出的配对壳模型给出了一个很有用的方法,其它截断模型可归入它的特殊情况.与此同时,从现实有效二体相互作用出发进行壳模型多体计算方面也正在取得巨大的进展. The current status on the theoretical investigations of the nuclear shell model is reviewed, and the fundamental problems in shell model studies are mentioned. Basically the shell model uses a very intuitive approach to study the nuclear many body dynamics in terms of valence particles. It assumes that the nucleons, belonging to a closed core, do not participate in the establishment of the nuclear spectrum. One of the main problems in the (traditional) shell model is to make a calculation...     

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。     

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.     

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.     

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.     

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.     

超重核的壳结构

在相对论连续谱Hartree Bogoliubov(RCHB)理论框架下,在质子数Z=100—140和中子数N=Z+30—2Z+32等偶偶核中进行了超重球形双幻核的探索.采用的有效相互作用为NL1,NL3,NLSH,TM1,TW 99,DD ME1,PK1和PK1R.基于对双核子分离能(S2p和S2n)、双核子能隙(δ2p和δ2n)、壳修正能量(Epshell)、对能(Eppair和Enpair)和有效对能隙(Δp和Δn)等物理量和能shell和En级结构的分析,预言了可能的质子幻数和中子幻数,并观察到在超重核区壳的弱化现象. The magic proton and neutron numbers are searched in the superheavy region with proton number Z=100 —140 and neutron number N=(Z+30) — (2Z+32) by the relativistic continuum Hartree-Bogoliubov (RCHB) theory with interactions NL1, NL3, NLSH, TM1, TW99, DD-ME1, PK1, and PK1R. Based on the two-nucleon separation energies S_(2p )and S_(2n) , the two-nucleon gaps δ_(2p) and δ_(2n), the shell correction energies E~p_(shell) and E~n_(shell), the pairing energies E~p_(pair) and E~n_(pair), and...     

1948年8月：玛丽亚·格佩特·迈耶和核壳层模型

玛丽亚·格佩特·迈耶（Maria Goeppert Mayer）在核结构方面有重大的发现,是曾经获得诺贝尔物理奖仅有的两位女性其中的一位。可是在她获得物理教职前的早期学术生涯中,却被迫做了好几年无薪的工作。虽然如此,她对她的研究工作始终奋力不懈,于1948年8月发表了第一篇论文,提出许多可以解释原子核诸多性质的核壳层模型证据。     

SD对壳模型与质子中子相互作用玻色子模型

在SD对壳模型理论框架下, 讨论了相互作用玻色子模型下U(5), SO(6)以及SU(3)的经典极限谱. 结果发现SD对壳模型可以很好地再现相互作用玻色子模型中的三种极限谱.     

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.     

β-碳化硅/碳纳米管核壳结构的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了β-碳化硅/(15, 0) 碳纳米管和β-碳化硅/(16, 0)碳纳米管核壳结构的电子结构特性. 结果表明, 两种核壳异质结构都呈现出金属性, 它们的金属性主要是由碳纳米管和碳化硅纳米线表面的原子所贡献的. 碳化硅纳米线表面呈现的金属性由其结构本身决定, 而对于金属性的 (15, 0) 和半导体性的 (16, 0) 碳纳米管在填充碳化硅纳米线之后都表现出金属性, 主要是由于碳纳米管和碳化硅纳米线之间的电荷转移导致的, 而并不是由于碳纳米管形变造成的. 关键词： 核壳结构 电子结构 第一性原理     

核壳结构对弛豫铁电体介电行为的影响

介电弥散和介电隔离率的温度非线性关系是弛豫铁电体的主要特征. 通过对掺杂成分以线性梯度递减的核壳结构进行热力学函数分析, 认为核壳结构能够在低温区保持较高的介电常数, 但不能导致介电隔离率与温度的非线性关系. 通过对不同浓度掺杂的铁电体扩散相变的比较, 认为掺杂浓度会影响晶粒掺杂成分的不均匀性, 在较宽的分布条件下会导致介电隔离率与温度的非线性关系. 因而在介电常数的峰值温度区域, 顺电相与铁电相的晶粒共存. 温度变化会影响两相比例及铁电畴的变化, 从而导致弛豫铁电体的介电弥散性. 核壳结构会增大介电弥散性. 铁电陶瓷的掺杂物种类、掺杂物浓度和烧结温度均会影响核壳结构的成分不均匀性和介电弥散性.     

原子核形状相变的壳模型研究

利用玻色映射方法, 我们在壳模型中计算了原子核低激发态性质的一些特征量, 并与这些量在相互作用玻色子模型的动力学对称性中的数值进行比较, 得到原子核的集体运动形状相在壳模型中的对应, 分析了壳模型中的单极对、四极对和 四极-四极相互作用对形状相的影响, 还在壳模型中研究了U(5)—O(6)相变过程, 得到的结果与在相互作用玻色子模型中得到的结果一致.     

Z=64子壳能隙与N=88～90区突然相变的关系

本文用一种微观相互作用玻色子模型讨论了Z=64处的能隙对核谱结构的影响以及N=88～90区的核结构相变.结果表明,除n-p相互作用之外,壳模型空间的单粒子能级分布在核结构相变中起了重要的作用.Nd～Dy十六个具体核素的计算结果支持了本文得出的结论.     

基于关联基的壳模型截断计算

提出了一种新的用于壳模型截断计算的基矢空间的构建方法,即关联基的方法。关联基是利用壳模型中每个粒子数分布下哈密顿量的本征态作为基矢。在此基矢之上,可以很自然地通过考虑能量相对较低的关联基矢进行相应的截断计算。当所有的关联基矢都被考虑时,计算结果回到一般jj耦合给出的结果。最后,对关联基下壳模型的计算与标准的壳模型计算进行了比较,计算结果表明,关联基下壳模型能量和波函数有着良好的收敛性,同时表明关联基计算的有效性。     

一种新型的通用的SERS基底-核壳结构纳米子

为了进一步来提高SERS基底和分子的普适性,本文采取了一种"借力"的方法,设计合成了金核过渡金属薄壳(Au@Pd,Au@Pt,Au@Ni,Au@Co)的核壳结构纳米粒子,借用底层高SERS活性的金核强的电磁场来增强过渡金属表面吸附分子的SERS信号,使得过渡金属表面的增强因子可达104-105。系统地开展了不同壳层厚度及相同壳层厚度下金核大小对SERS活性影响的研究,发现随着壳层厚的增加SERS活性迅速衰减,而且当金核为120-140 nm时可以得到最强的增强。     

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。