学部委员卢鹤绂教授主持 关于选著及有关的回忆

玻尔提出原子核的液滴模型后,我们就想用α粒子作探针去研究核的结构.当时已经认识到,不同能量的α粒子都可以进入核,但有选择,有的能量进去的多一些(即有共振现象),表明核不是光滑的,不是一个点,而是有大小的,有连续性;不是一个刚球,而是一个软的东西.埃里斯对工作很负责,对学生很关心.他亲自教我制备放射源的方法.为了制备氡放射源,清早四、五点就开始工作,他都来帮助我.他教我如何写文章,每篇文章都经他修改后才送给卢瑟福审阅,然后再送出去.我们相处得很好,后来他要到伦敦大学当教授,曾建议我跟他一块去.他去后,我就转到考克饶夫组了.     

学部委员卢鹤绂教授主持 关于选著及有关的回忆

 这时正是1945年,实验室的人由国防工作转回来的越来越多.他们要恢复回旋加速器作研究,催了好几次,最后不得不拆掉α谱仪.所以,上面所介绍的现象未能深入观察、研究,始终未得到答案.这是我不满意的一个方面.直到现在想到这事,心里仍很不安,因为问题没有解决,不知是什么东西.我是1943年秋天到的普林斯顿.当时除我所在的组外,科学研究差不多都停顿了,有经验的教师基本上都出去了.教学还有一点,我有时候代莱德伯上核物理课.到45-46年间,一切又开始恢复正常.这个阶段有一个人找我好几次,说现在有一个单位对α能谱的研究工作很感兴趣.不仅天然放射物可放出α射线,人工产生的物质也可以放出α粒子,都需要测量它们的能谱.这个工作可以作一辈子,或许还完不了,待遇也很好.问我是否有兴趣去工作,而且可以把当时正在用的一套仪器带去.     

位于突然膨胀的无限深方势阱中的粒子能量

最近Cordes等人[1]研究了突然膨胀的一维无限深方势阱问题,给出了许多很有意义的结果.其中最主要的结论有两点:一是膨胀后粒子能量的平均值与膨胀前粒子能量本征值相等,即新=Ek二是膨胀以后如果粒子所处的状态不是能量本征态,则能量方差必然发散,即<△E>2=

—2→∞,在特殊膨胀情形下(L=2L0),只有对膨胀前粒子所处的状态加上某种强制性条件以后才能消除此发散.但是原文对第一点并未给出具体的论证,对第二点也未就普遍情形进行讨论.鉴于此,本文在Cordes等人工作的基础上,对第一点给出了详细的论证,并对膨胀在普遍情形下的能量方…     

物理学中的虚拟实验

 按照科学实验中所使用的方法和涉及的对象来看,我们可以把物理实验划分为实际实验（ｒｅａｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ）与虚拟实验（Ｖｉｒｔｕａｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ）两大类．前者在实验中所采用的实验工具、实验对象都是以实物形态出现的,比如著名的α粒子散射实验中所牵涉到的α粒子放射源、金属箔、荧光屏、显微镜、α粒子的大角散现象等．而在虚拟实验中,没有一个有形的实验室,也没有以实物形态存在的实验工具与实验对象,整个实验过程主要是对虚拟物的操作．如光波机制的确定所采用的思想实验．     

在居里夫人实验室的日子里

 十二、意外的收获在居里实验室中α精细结构的研究和内转换电子能谱的研究是两个课题.表面上看来,它们是风马牛不相及,各敲各的锣,各走各的路.历尽几多寒暑,各自得到最精确的数据.我们发现The的α谱的精细结构和其衰变产物的γ射线谱比较,发现它们之间存在着严格的一对一的关系.最简单的是锕C.锕C只有两个能量的α射线,其能量差为352MeV,而锕C衰变产物有一个γ射线,其能量在实验误差范围内,恰好也等于此数.这是完全出乎意料之外的发现.在我从事电子能谱测定工作时候,我从来没有想到会出现这样的结果.     

原子核的电荷恰等于原子序数吗?

基本粒子的电荷为一恒值,这是物理学中一个很基本的假定.我们化多年的业余时间调查研究了有关基本粒子电荷的实验依据,着重的分析了有关测定原子核荷的实验资料,得出核荷以一定规律偏离原子序数,从而推出基本粒子的电荷可能随粒子所处的状态(或能量)而变化.最近在整理本文时看到国外 Leiby等有类似的想法,提出电荷与能量互为转换.下面将我们工作的主要结果提出来供同志们讨论. 一、对核荷的传统看法 及其实验依据 核荷就是指原子核所带的电荷.卢瑟福(Rntherford)1911年首先用a粒子散射原子发现原子有核存在,原子核带正电荷,核外电子带负电…     

一堂物理课

 我是一位中学教师,我深爱《现代物理知识》,在讲授《卢瑟福核式结构》一课时,我向同学们言简意赅地介绍了那上面的一篇文章:《原子核壳模型发现前后》.当我讲述卢瑟福提出有效模型是怎样成功地解释盖革与马斯顿的实验结果时,同学们顿时活跃起来,纷纷想一展身手,体验一次科学发明的过程.然而,物理上的每一个发现,都是科学家凭借坚实的理论基础和实验事实而获得的.在教师的指导下,同学们通过阅读教材,得出了如下结论:“如果是枣糕式模型,α粒子穿过原子内部时,它受到原子内两侧的斥力相互抵消,使α粒子偏转不会很大”.     

新物理的探索——非加速器粒子物理实验的进展

 近十年来,非加速器粒子物理实验的进展引人注目.实验设备规模宏大,建造费用猛增,实验运行周期变长.去年八月二日至八日在新加坡举行的第二十五届国际高能物理会议上,非加速器粒子物理实验及其有关理论的报告占相当大的比重,引起与会者的广泛兴趣.加速器产生的粒子束能量与亮度是可控的,粒子束种类、飞行方向和到达时间可由实验人员调节与控制.几十年来,这种粒子源实验手段在高能物理的飞速发展中起了巨大作用.但是,无论是粒子的能量还是粒子的种类,自然界存在的粒子源远比人工粒子源丰富多样.人们往往是在自然界找到了新粒子源,然后在加速器中产生它,并进行精密的测量.这样的例子是层出不穷的.例如,α、β与γ射线就是在天然放射源中找到的.正电子、μ介子和奇异粒子也是在宇宙线中首次发现的.     

低本底α/β仪测量饮用水中总 α放射性活度的实验室质量控制

总α放射性活度检测可避免繁琐的低水平放射性核素鉴定,是饮用水放射性水平的初筛监测手段之一。近年调查显示：我国饮用水总α放射性活度稳定保持在较低水平。低水平的α放射性活度检测需要高质量实验室质量控制,以保证检测结果的准确度。实验采用低本底α/β仪,以α闪烁体为探测器,吸收样品核辐射α粒子能量,使有机闪烁体分子ZnS(Ag)发射荧光,通过统计单位时间内的闪烁体发射荧光数目正比于核衰变数目,由此感应有效厚度样品层辐射的α粒子计数信号,对饮用水中总α放射性活度浓度检测。首先,实验以表面α粒子发射率为2～20粒子数/s(2π 方向)的电镀源测定本底α计数效率(CPS)。然后,在最优化的本底值、工作源效率、串道率等参数条件下,运用标准曲线法测定标准源α计数效率(ε)。最后,结合CPS和ε代值计算质控样总α体积活度、计数平均值(或总体积活度平均值)和标准偏差s,并以±s为上辅助线(upper auxiliary limit, UAL)和下辅助线(lower auxiliary limit, LAL),以±2s为上警告线(upper warning limit, UWL)和下警告线(lower warning limit, LWL),以±3s为上控制线(upper control limit, UCL)和下控制线(lower control limit, LCL),绘制本底α计数、标准源α计数和质控水样总α体积活度的均数质量控制图,以考察CPS和ε对质控水样总α体积活度测量质量控制的影响。数据结果显示,以电镀239Pu为工作源,以241Am为标准源,样品放置时间24 h,测量时间60 min,铺样厚度4 mg·cm-2时,本底α计数率CPS=0.000 37 s-1,工作源探测效率η=94.35%,α→β串道率Fα=0.41%,标准源计数效率ε=7.25%(Y=1.323X-5.285,R2=0.991 5)。统计结果显示：40份空盘本底α计数的受控范围为-1.61~5.82,33个点落在UAL与LAL范围内,2个点落在UWL与UAL范围内,3个点落在LWL与LAL范围内,2个点落在UWL与UCL之间,本底测量受控良好;24份标准源α计数的受控范围523.7~644.3,14个点落在UAL与LAL范围内,5个点落在UWL与UAL范围内,5个点落在LWL与LAL范围内,标准源测量受控良好;20份质控水样总α体积活度受控范围为0.007 91~0.057 86 Bq·L-1,11个点在UAL与LAL范围内,5个点在UWL与UAL范围内,3 个点在LWL与LAL范围内,1个点在LWL与LCL之间,质控水样测量实验室质量控制良好。因此,以α闪烁探测器对低水平α放射性计数测量时,控制α本底计数和标准源计数效率,这两个α统计计数中的主要不确定度来源,可以实现水样中总α放射性活度检测的有效实验室质量控制。     

高电荷态离子与原子碰撞激发

高电荷态离子与原子碰撞激发原子碰撞物理实验是在研究微观粒子的结构、能级、碰撞过程、能量输运过程的基础上发展起来的．通过粒子与原子的碰撞，使我们对原子的内部结构有更进一步的了解．例如：卢瑟福由α粒子的碰撞实验发现原子中心有一个核，从而他提出了核式原子模...     

邮票上的物理学史(50)——费米和原子能

一个铀235原子核裂变时放出的能量约为200MeV,是一个碳原子氧化时放出的能量（4.1eV）的 5×（10）7倍.1905年爱因斯坦在《物体的惯性决定于它所含的能量吗?》的论文里推导出公式E=mc2,之后指出:“借助于一种能量可以作很大变化的物体（例如镭盐）,这个理论的验证不是绝对不可能的”.但是他没有谈到开发和利用原子能（正确的名称是核能）的可能性.而卢瑟福直到1933年还明确宣称:“通过毁灭原于产生能量是一个馊主意.任何指望从转变这些原子得到能源的人都是在空口说白话.”“我们无法控制原子能,使其具有任何商业价值,并且我相信我们永远也做不到这一点.”就他已知的核反应而言,这种论断也是有事实根据的.但是,就在他去世的次年发现了核裂变,而     

人工元素嬗变的发现和发展

一、人工元素嬗变的思想起源1.原子核模型的确立 1909年,英国物理学家卢瑟福的助手盖革(G.Geiger)和研究生马斯顿(E.Marsden)在卢瑟福的指导下,用放射源镭C放射出的α粒子轰击金箔,有很多入射α粒子被反射,这使得卢瑟福很惊讶。因为这种α粒子大角度散射的发生,用J.J.汤姆孙提出的原子模型是不可能给出合理的解释的.为了解释这种现象,1911年卢瑟福提出有核原子模型,并被以后的实验所证实.原子有核模型的确立,使原子理论的研究进入一个新的阶段,为人工元素嬗变奠定了基础.2.人工打破原子核思想的起源 盖革和马斯顿进行α粒子的散射实验,是…     

1911年5月:Rutherford和原子核的发现

 1909年，Ernest Rutherford的学生在Rutherford所指定的实验中发现了令人意外的结果，Rutherford说此发现是他一生中所碰过最难以置信的事情。他们在这个至今仍很著名的实验中观察到α粒子自一张金的薄片往后散射回来。Rutherford在他1911年5月所发表的论文中解释说，此散射是由原子中心一个又硬、又密的核--原子核--所引起的。     

论时间-能量测不准关系的意义

粒子的直角坐标及其动量之间的,通常的测不准关系提出之后不久,很快就出现了下列问题,即时间与能量的类似关系的存在及其意义.海森伯按特殊相对论的观点,认为(2)式是(1)式中三个关系的自然推广.关于时间一能量测不准关系问题的讨论,我们可以,例如,从Carruthers&Nieto(1968)的文章中找到. 关系式(2)不能用与关系式(1)同样的方式从量子力学的理论体系中导出,它的解释与关系式(1)的通常的解释也不大相同. 首先,与坐标x、y、z不同,时间t并不是与表征粒子的一个可观测量相联系的算符,而是一个普适的参量.其次,能量也不是通常意义下与时间变量t正…     

转动自由度对10.6MeV/u 84Kr+27Al反应中裂变前粒子增强发射的影响

在统计模型的框架内研究了In核在三维空间的转动自由度对 1 0 .6和8.5MeV/u84Kr+ 2 7Al碰撞裂变前粒子发射的影响 .发现对后一个轰击能 ,断前粒子发射不敏感于转动自由度 ;对前一个能量 ,转动自由度的引入使提取的裂变延迟时间从 2 0× 1 0 - 2 1s减少到 7.5× 1 0 - 2 1s,表明了它对裂变前粒子蒸发的影响 ,计算结果也表明仅有转动自由度并不能完全解释In核的断前粒子增强发射现象 .发现了转动自由度在粒子发射中所起的作用对系统的激发能有一定的依赖关系 .     

基于两势方法系统研究壳结构对原子核α衰变的影响

基于两势方法（two-potential-approach,TPA）系统研究了偶-偶核、奇-A核和奇-奇核α衰变半衰期。为了考虑原子核的壳结构的影响而导致的实验半衰期与计算结果之间的偏差,引入了与α结团形成概率相关的禁戒因子和预形成因子。结合前期相关工作[X.D.Sun et al.,Phys.Rev.C 93,034316（2016）;X.D.Sun et al.,Phys.Rev.C 95,014319（2017）;X.D.Sun et al.,Phys.Rev.C 95,044303（2017）],考虑到壳效应对α粒子预形成的影响,通过分析α衰变半衰期的实验数据,拟合得到了α粒子预形成因子/禁戒因子修正公式的参数,得到了α衰变预形成因子/禁戒因子的计算结果,证实了壳效应及质子-中子相互作用在α结团形成过程中起着重要的作用,离壳越近预形成概率越小离壳越远预形成概率越大。In the present work, the α decay half-lives are systematically studied within the two-potentialapproach for even-even nuclei, odd-A nuclei and odd-odd nuclei. To describe the deviations between experimental half-lives and calculated results due to the nuclear shell structure, α preformation factor and hindrance factor related with α cluster preformation probability are introduced. It is consistent with our previous works[X. D. Sun et al., Phys. Rev. C 93, 034316 (2016); X. D. Sun et al., Phys. Rev. C 95, 014319 (2017); X. D. Sun et al., Phys. Rev. C 95, 044303 (2017)]. Considering the shell effect on the preformation of α and by analyzing the experimental data of the α decay half-lives, the parameters of the α preformation factor/hindrance factor correction formula are obtained. we confirm that the shell effect and the proton-neutron correlation play key roles in the α preformation where the preformation probability near the shell is less than the preformation probability far from the shell.     

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.     

相对论性核碰撞中Φ介子产生和弦碎裂函数

用强子和弦级联模型LUCIAE系统研究从AGS到SPS,到RHIC,再到LHC能量核–核碰撞中Φ介子产生.采用与能量有关弦碎裂函数,并通过与荷电粒子多重数实验数据的比较确定其中的参数后,LUCIAE模型给出的Φ介子产额与实验数据也都相近,得到的事件平均弦碎裂变量随能量之增趋饱和规律,可能是核穿透性能量行为的定性表示.     

核电池概述及展望

核电池具有能量密度高、工作稳定可靠、无需人工干预等优点,在需要长期稳定供电的场合具有独特优势,其中热转换式核电池(RTG)是技术最为成熟且应用最早的一类,而β辐射伏特效应核电池已有商业化案例。目前,在β辐射伏特效应核电池研究中存在着放射源自吸收效应浪费能量、转化效率低、换能器件辐射损伤严重等问题,而对于一个实际的核电池,由于放射源自身不断衰变的属性,导致源的成分及其活度随着时间而发生变化,最终影响核电池的电学性能,其影响程度需要加以深入研究。本文以时间轴的形式对核电池的发展进行了全面回顾,简要介绍多种主流类型核电池的原理和应用范围;对于β辐射伏特效应核电池,指出放射源的自吸收是其中的关键科学问题。对于使用63Ni和TiT₂放射源的核电池,给出了其电学性能随时间变化的规律;指出对于某一特定结构的β辐射伏特效应核电池设计,在前期的模拟优化环节中,精细计算是至关重要的;最后提出了将放射源与换能材料相结合、使用含有较重同位素的换能器件的设想,这些设想有利于解决放射源自吸收问题、提高核电池输出功率和减轻辐射损伤的影响。     

转动自由度对10.6MeV/u 84Kr+27Al反应中裂变前粒子增强发射的影响

在统计模型的框架内研究了In核在三维空间的转动自由度对10.6和8.5MeV/u ⁸⁴Kr+²⁷Al碰撞裂变前粒子发射的影响.发现对后一个轰击能,断前粒子发射不敏感于转动自由度;对前一个能量,转动自由度的引入使提取的裂变延迟时间从20×10^－21s减少到7.5×10^－21s,表明了它对裂变前粒子蒸发的影响,计算结果也表明仅有转动自由度并不能完全解释In核的断前粒子增强发射现象.发现了转动自由度在粒子发射中所起的作用对系统的激发能有一定的依赖关系.