原子核的手证对称性

手套有左右两只 ,ＤＮＡ有左旋右旋两种 ,许多分子也都有两个相互镜象对称的形式 ,通常称为左手形式和右手形式。现在 ,物理学家又发现原子核也有左手性和右手性两种模式。物理学家一直在寻找对称性和对称性破缺 ,从而揭示出基本的物理原理。最初 ,人们认为原子核是球形的 ,有着高度的对称性。后来实验发现原子核可以在很大程度上被拉长 ,甚至会像一支雪茄。2 0世纪 6 0年代 ,理论物理学家预言原子核可以有三轴形变 (即非轴对称形变 )———对称性进一步降低 ,但是一直都没有被实验证实。1997年 ,弗劳恩多夫 (Ｓ .Ｆｒａｕｅｎｄｏｒｆ)和孟…     

手征性液体对光线的劈裂

手征性液体的特点就是它不具有“镜像对称性”，这种液体是由左手或右手构型的分子所组成的物质，所以它不存在“镜像对称”．物理学家菲涅尔早在180年以前就曾指出，这种镜像不对称性将会使光线在通过手征性液体时，它的左手圆偏振光与右手圆偏振光的速度有微小的差别．因此当光束进入并退出手征性液体后，由于折射角的不同会使非偏振光劈裂为两支光束．但奇怪的是菲涅尔如此简单的理论预言长期被人们所忘却，而无人去进行实验验证．     

单粒子本征波函数的对称性与势形状

以单核子在原子核三轴椭球形变势中运动的本征值方程为例,说明核形状决定了核势的形状,核势形状的对称性决定了在其势中运动的单粒子本征态的对称性.当核势形状的对称性随形变参量的改变而改变时,对应单粒子本征态对称性的改变,可以用量子力学中的表象变换来表现,也可以用波函数的表象变换来认识.此问题虽然来自于原子核结构理论,但其思想对于在原子、分子、团族粒子等量子体系中处于平均场中运动的独立粒子问题具有普遍意义.     

原子核的四面体对称性

除了几个幻数核呈球形外,原子核大都是变形的,例如椭球形。现代核物理实验已发现,原子核可以呈“梨形”形变,即具有反射不对称性。理论研究预言,原子核还可能具有“金字塔”形变,即四面体对称性,而实验上还未找到原子核的这种新对称性。文章从强相互作用量子多体体系的对称性及其破缺的基本规律出发,阐明原子核四面体形变的形成机制,并介绍其理论描述。同时讨论寻找四面体形变原子核的基本方法和最新实验研究进展。     

A～80核区三轴超形变的预言及形成机制

利用三维总位能面方法, 对A～80,核区的64个原子核作了三轴超形变的存在性研究. 经过计算, 从中找到了12个 原子核可能存在三轴超形变. 研究发现, 原子核中的中子转动能对三轴超形变的形成起主要作用, 中子壳修正对 其形成也有一定的影响.     

原子核是否存在手性

手征对称性在自然界中广泛存在,如人类的手,某些化学和药物分子以及海螺壳等都有手征性,原子核中的手征对称性概念于1997年提出,随后成为核物理研究之中的热点问题,文章简要介绍了原子核中的手征对称性概念,以及如何判断原子核中的手征对称性破缺,回顾了最新的理论和实验研究进展,并对未来理论和实验方面所需解决的问题进行了简单小结.     

原子核是否存在手性

手征对称性在自然界中广泛存在,如人类的手,某些化学和药物分子以及海螺壳等都有手征性.原子核中的手征对称性概念于1997年提出,随后成为核物理研究之中的热点问题.文章简要介绍了原子核中的手征对称性概念,以及如何判断原子核中的手征对称性破缺,回顾了最新的理论和实验研究进展,并对未来理论和实验方面所需解决的问题进行了简单小结.     

实验探索原子核中手征与空间反射对称性的联立自发破缺

原子核的手征对称性和空间反射对称性研究是近来原子核结构研究的前沿热点问题,吸引了大量的实验和理论研究。通过在束伽玛谱学的实验方法,在原子核78Br中发现了两对宇称相反的手征双重带,以及它们之间表征八极关联的电偶极跃迁。这是首次在原子核中发现了八极关联的多重手征带,给出了原子核存在手征对称性和空间反射对称性联立自发破缺的实验证据。Spontaneous symmetry breaking is a fundamental concept in nature. Chiral Symmetry Breaking and reflection-asymmetry in nuclei has been a subject of intensive experimental and theoretical investigation. Two pairs of positive-and negative-parity doublet bands together with eight strong electric dipole transitions linking their yrast positive-and negative-parity bands have been identified in 78Br by means of in-beam gamma-ray spectroscopy techniques. These four rotational bands are suggested as multiple chiral doublet bands with octupole correlations. This observation indicates that nuclear chirality can be robust against the octupole correlations. It is of highly scientific interest to search for the chirality-parity quartet bands in nucleus with both stable triaxial and octupole deformations.     

原子核层次的手征对称性

对称性及其破缺是基本的科学问题。手征对称性在自然界中广泛存在,大至星系旋臂、行星自转,小到矿物晶体、有机分子、基本粒子,都与手征对称性密切相关。原子核层次的手征对称性概念于1997年提出,随后成为核物理研究的热点问题。目前,实验上已经在核素图上的80,100,130和190质量核区发现了30多例可能具有手征对称性的原子核。简要介绍原子核中的手征对称性概念;手性原子核的预言、识别以及实验验证;并通过展示手性原子核结构的多样性（M_χD）,回顾了理论和实验研究进展;介绍最新发现的原子核中手性和空间反射对称性的联立自发破缺,对未来手性原子核研究的前景进行了展望。Symmetry and its breaking are basic scientific problems. Chiral symmetries are common in nature, for example, the macroscopic spiral arms of galaxies and the rotation of planets; the microscopic spirals of the mineral crystalline, the organic molecules and the elementary particles. The concept of chirality in atomic nuclei was first proposed in 1997. Since then many efforts have been made to understand chiral symmetry and its spontaneous breaking in atomic nuclei. Up to now, more than 30 candidates of chiral nuclei have been reported in the 80, 100, 130, and 190 mass regions. The concept of the chirality in atomic nuclei, the prediction, the signal, and the experimental verification of the chiral nuclei are briefly introduced; the recent theoretical and experimental progress are reviewed, in particular the existence of multiple chiral doublets (M_χD), i.e., more than one pair of chiral doublet bands in one single nucleus; the simultaneous spontaneous breaking of chiral and reflection symmetry in the newly observed atomic nuclei is introduced, together with a prospect on the future study on nuclear chiral symmetry.     

175Hf原子核的三轴超形变的探寻

通过采用TRS方法对实验上新发现的¹⁷⁵Hf原子核的两条高自旋转动带进行了研究, 以证明是否具有三轴超形变, 并且为了使结果能够更准确可靠, 选取了最靠近费米面的5个准粒子的组态进行了计算, 但是在这个组态上最后得出的总位能面上并没有发现能表明三轴超形变的明显的第二极小点的存在.     

轴对称超形变和三轴超形变核态性质的研究

利用轴对称超形变和三轴超形变模型研究了¹⁶⁵Lu π[660 1/2]带.两种模型计算的γ跃迁能量都和实验值较好地符合.然而,能量的signature颤动指数,三轴因子,两类动力学电四极矩之比存在明显的差别,这些差别可以用来识别三轴超形变核态.     

适用于配对近似计算的集体对凝聚组态变分方法

集体对凝聚组态(collective-pair condensate)的能量变分可用于判断在原子核低激发态中哪些集体对是重要的,并且可以同时给出这些重要集体对的具体结构。这在一定程度上缓解了此前原子核配对近似(Nucleon Pair Approximation, NPA)计算一直深受困扰的集体对不确定性问题。针对过渡区原子核132Ba的试探性计算体现了这种方法的优越性。它可以给出132Ba的三轴形变参数,它也定量地说明了这一原子核$I\!=\!10$基带回弯效应的主导集体对种类。更为重要的是,中子负宇称对凝聚状态的变分计算解释了为什么负宇称集体对这种回弯效应可以呈现出巨大影响。     

手征带双重带候选核三轴形变的微观研究

利用三轴形变的相对论平均场(RMF)理论讨论了A～100核区手征双重带候选核的三轴形变. 检验了RMF计算结果对基展开主壳数的收敛性．基于PK1有效相互作用的形变约束计算, 给出了该核区Rh, Ag和In等同位素原子核的基态形变, 预言了A～100核区可能存在手征双重带的原子核.     

A^80核区在束γ谱学研究进展

为深入研究原子核手征对称性自发破缺等重要的科学问题,山东大学(威海)核物理研究团队利用在束γ谱学实验技术,系统研究了A^80核区一系列原子核的能级结构,丰富了这个区域原子核的谱学信息,并对这些原子核的对称性、形状和运动模式等问题进行了探讨。研究结果表明,在A^80核区存在包括奇奇核和奇A核在内的多例候选手性原子核,能级寿命测量支持80Br的手性解释。此外,本文也讨论了随着中子数的增加,手征几何和八极关联效应的演化情况以及这个核区近球形核的中子跨壳激发现象。     

原子核转动的新机制——磁转动

 1997年,美国《物理评论快报》第78和79期上连续发表两篇实验论文,证实原子核的转动和转动能带存在一种全新的机制。以前熟悉的转动带都是原了核大形变或超形变的结果,它们都与大的电四极矩和强的电四极跃迁相联系。1993年,理论预言,对于形变很小甚至接近球形的原子核也可以存在转动带。初期实验很快就在A=190～200质量区发现了这种转动带,它具有以下很不寻常的性质:(1)能谱很有规律,类似于大形变核的高K带,仍符合J(J+1)规律。(2)带内能级间跃迁属于ΔJ=1的磁偶极跃迁,并且磁偶极约化跃迁几率B(M1)非常大,它随能级自旋值的增加而减小。     

相对论平均场理论研究原子核的磁矩

采用球形以及三轴形变的相对论平均场理论研究了满壳附近质量数A=133, 207, 209的原子核的磁矩, 分析了相对论效应以及核芯极化对磁矩的影响. 计算结果表明用包含矢量介子空间分量(奇时间分量)的三轴的相对论平均场理论 可以很好的描述满壳附近重质量区原子核¹³³Sb以及²⁰⁹Bi的磁矩.     

类O(6)原子核三轴形变的解析描述

在相互作用玻色子模型(IBM)的内禀态下,用自治Q算符框架(CQF),引入L=3的三体势,建立用IBM解析描述原子核三轴形变参数β、γ的理论方案. 计算了Xe、Ba和Ce偶偶核素的三轴形变参数,与硬三轴转子模型(RTRM)的结果进行比较,较精确地描述了原子核的三轴形变性质.     

磁转动物理——剪刀带与手征双重带

总结和系统介绍了磁转动物理领域的新进展 .阐述了剪刀带的形成机制 ,并论证了在半经典近似和平均场近似下 ,倾斜轴推转模型与粒子转子模型等价 .讨论了原子核在有三轴形变时出现的一种全新的磁转动现象——手征双重带 .并从对称性的角度讨论了剪刀带及手征双重带的能谱特征 .给出了实验上可能存在磁转动带的核区.A new interesting field —— magnetic rotation physics is reviewed. It is proved that the tilted axis cranking (TAC) model is equivalence to the particle rotor model (PRM) under the semi classical and mean field approximations. The shears mechanism and the new discovered phenomena in triaxial deformed nuclei—— chiral doublets are discussed. The possible mass region for these magnetic rotation phenomena is presented.     

物理学史中的九月

 1932年查德威克（James Chadwick）发现中子,确立原子核是由质子和中子组成后,物理学家认为基本粒子只有四种：光子、电子、质子和中子。第二次世界大战后,新粒子不断地在宇宙线和能量越建越高的新加速器中被发现,看似杂乱无章,令物理学家困惑不已,而出现了"粒子园"之词。盖尔曼（Murray Gell-Mann）经由对称性的考虑,提出夸克假设,得到实验证实,使得组成宇宙的基本粒子美丽、简单有序的景象得以呈现。     

Os-Pt区核的基态三轴形状

在偶-偶核基态中寻找稳定的三轴形状,其中最大三轴形变为|γ|≈30°,仍然是核结构的一个主要主题。在本工作中,使用推转Woods-Saxon(WS)壳模型来研究Os-Pt区基态和集体转动态中可能的三轴形状。为寻找核态可能存在的三轴形变,具体用对力-形变-转动频率自洽推转壳模型对偶-偶^176-202Os和^182-204Pt同位素进行了总Routhian面计算。计算是在四极形变(β₂,γ)网格中进行的,而十六极形变β₄可变。事实上,在四极形变(β₂,γ)的每个网格点上,计算的能量相对于十六极形变β₄最小化。发现某些核的基态譬如¹⁹⁶Os和^188-194Pt既非扁椭球亦非长椭球,而是在这些核中基态极小值是形状非轴对称的,即三轴形变。同时,我们把从实验数据提取出的转动惯量与我们的计算结果作比较,显示实验数据不能很好地与转动假定相一致,说明有振动行为。此外,我们使用一种辅助的方法提取了平衡γ₀值,该值...