高能原子核碎片的异常现象

近两年来,有三个原子核乳胶实验观察到高能原子核碎片的异常现象[1-3].其中一个是由两个小组合作利用Bevalac(伯克利加州大学高能重粒子加速器)进行的.加拿大国家实验室的小组是用每核子2.1GeV的16O照射乳胶,加州大学小组是用每核子1.88GeV的56Fe照射乳胶.他们对于入射粒子和乳胶中原子核作用所产生的碎片的1460个次级作用进行分析,发现6%的碎片在乳胶中的平均自由程大约只有2.5cm,和同样电荷的正常原子核相比要小一个数量级.可是从这一长度来估计这种碎片的寿命,至少也应是10-11s.小的平均自由程表明截面异常大,如果这是由于原子核碎片…     

核科学百年讲座第二讲 历史性发现及其对人类社会的影响(Ⅱ)

4　核反应、核裂变和核聚变放射性衰变是某些不稳定原子核自发产生的一种核蜕变反应 ,它只和发生蜕变的那个核本身的性质有关 ,而不需要外界的影响 .那么 ,有没有办法通过外界影响使本身稳定的原子核产生变化呢 ?自从卢瑟福和合作者在 1 90 9— 1 91 0年通过用α粒子做“炮弹”轰击原子 ,并由散射α粒子的角分布推论出原子的核式结构以来 ,人们就认识到 :要探索微观世界的奥秘 ,就必须利用能深入到微观粒子内部的“炮弹粒子” ,使两个微观粒子相撞 ,发生变化 ,然后从发生的变化推断它们的行为和内部结构[1] .由于原子核很小 ,其半径只有 1 0…     

呼吸模式和原子核的可压缩性

一、核物理中第一个仿生模式 原子核的呼吸模式又称巨单极共振(GMR),是迄今为止核物理上唯一的仿生模式.这个模式阐明了原子核的一个重要性质:原子核是可压缩的.除了核子数A极少的原子核目前尚未观察到可压缩性之外,对核素表上几乎所有的原子核,只要给它的激发能Ex达到56A-1/3-92A-1/3MeV,不同核子数A的原子核部会被激发起巨单极共振.这是一种保持原子核球面不发生畸变,收缩和膨胀交替更换的集体振动.由于这样的振动很象动物的呼吸,因而得了个仿生名字──呼吸模式.动物在呼吸时,胸腔必然有扩大和缩小的变化.与之相似,原子核在“呼吸”…     

核金字塔

通常物理学家们都把原子核的形状想象成一个有点像球形的水滴状 ,但原子的形状却有多种多样 ,例如氨ＮＨ4 分子就是一个尖尖的金字塔形 ,那么原子核为什么就不能构成金字塔形呢 ?当然这个问题的关键是要考虑作用于核子间的核力的性质 .从化学构象的角度来看 ,作用于原子间的范德瓦尔斯力、共价键或氢键等都是一种长程力 ,但作用于核子间的核力却是一种短程力 ,它的力程只有一个核子大小的距离 .最近法国ＬｏｕｉｓＰａｓｔｅｕｒ大学与波兰ＭａｒｉｅＣｕｒｉｅ大学的研究者们首先考虑原子核在具有金字塔、立方体和八面体结构时的稳定性问题…     

中子星——一个巨大的汤姆逊原子

 ①已知原子核组成的半岛大家都知道,一个原子核是由一些质子和一些中子组成的高密物质.如果用质子数Z做纵坐标,中子数N做横坐标,那么已知的原子核大体上都分布在对角线附近,如图1所示:就是说,一个原子核内,质子数大体上与中子数相等.比如,常见的氮原子核¹⁴N是由7个质子和7个中子组成,而钙原子核⁴⁰Ca是由20个质子和20个中子组成.但是,随着质量的增大,原子核内的质子多起来,库伦排斥力就增大,使得稳定的原子核渐渐偏离对角线而向着中子偏多而质子偏少的方向弯曲.比如铁原子核⁵⁶Fe由26个质子和30个中子组成,碘原子核¹²⁷I由53个质子和74个中子组成.事实上,所有观测到的原子核,天然的和人工的,稳定的和放射性的,长寿命的和短寿命的,都集中分布在这条略有弯曲的近似对角线附近,形成半岛状分布.但是,这个半岛只能延伸到Z～106的地方.实际上,Z>92的原子核（超铀元素）都是不稳定的.Z越大,原子核越不稳定,越容易自发裂变.Z>106时,原子核寿命将短到无法观测.更重的原子核是无法形成了.所以,半岛以外,乃是一片不能存在原子核的汪洋大海.     

导出卢瑟福公式的简易方法

卢瑟福公式在《理论力学》教材中一般是从比耐公式出发导出来的,过程比较复杂.现介绍一个用动量矩(角动量)守恒律来导出卢瑟福公式,方法比较简单.-a质点运动的性质 把一个a质点射入原子中,因为a质点带电荷2e,原子核带正电荷2e,(Z为原子的原子序数)它们相互作用遵循库仑定律斥力:又因原子核的质量一般比a质点的质量大许多倍,故近似的可以认为原子核不动,所以a质点运动的性质,是在平方反比斥力的有心力的作用下的运动问题.a质点的轨道是双曲线的一支,这时力心(原子核)在轨道凸的一边.二示意图说明 如图:o代表原子核(力心)的位置,设a质点在力…     

电子和X射线激发原子核

本文研究了关於电子激发原子核的理论。对当原子核由於各多极核矩和电子的电磁相互作用而引起的激发截面进行了一些估计,并且导出表示电子和X射线对原子核激发现象相互关系的公式。这公式仅是原子核能级跃迁中的能量、角动量、和宇称的函数,而不因其他原子核性质而变。把理论的结果和激发In¹¹⁵的试验测量作了一些比较。不过因为缺乏充分的实验测量数据,没能从这比较上得到肯定的结论。於是建议了一些可能进行的研究原子核能级的试验方法。     

质子放射性和质子衰变

“质子衰变”一词,可以有两个意思:其一,如同α衰变、β衰变,指原子核在衰变过程中释放出α粒子、β粒子,质子衰变,即指放射出质子;其二,指质子本身可能不稳定,要衰变为其它的粒子.为了区分两者,现巳把前一种现象称之为质子放射性,后一种称为质子衰变.无论对那一种现象的研究,在近年来都取得了很大的进展.1.质子放射性 在稳定的原子核中,中子数和质子数有一定比例。当原子核内的中子数少到一定程度时(缺中子核素),从原子核的结合能的变化规律可以知道,原子核能够以释放质子来达到稳定[1].但是,在1982年之前,在实验中只找到一个从原子核同质…     

基于Weizsäcker-Skyrme核质量公式研究原子核基态性质

基于一个半经验的原子核宏观 微观质量公式——Weizsäcker-Skyrme质量公式, 研究了原子核的形变、 滴线、 壳能隙和超重核α衰变能等相关性质, 发现该模型能较好地再现实验结果。与此同时, 探索了原子核对称能系数对原子核质量公式的影响和超重稳定岛的可能位置。     

原子核的質量和原子核反应

我们都知道原子核能放出巨大無此的能量,可是我们对於原子核真正的了解却並不多,主要这是因为單个原子核是非常小的。直到上世紀末,由於科學和技術水平的不断提高,人們才有可能去研究它的性質。最近科学家和工程師們更進一步控制了它的行动,使原子核巨大的能量为滿足人類生活的需要和增加人類的幸福服务。在这一篇文章裹,開始先谈一下原子核的一般性質,然後比较详細地說明其中最重要的一个性質——它的質量。接着我們將談到:一     

用Weyl-Winger对应求证相干态的一个重要性质

一般而言,一个量子算符只有其在某个表象中所有的矩阵元都知道了才能被确定.可是当一个量子算符的相干态平均值(对角表示)知道了,这个算符本身就确定了,这是一个值得注记的性质.本文用Weyl-Winger对应的唯一性证明这一性质.     

邮票上的物理学史（49）——核裂变

发现核裂变的故事应当接着发现中子往下讲 .在发现中子之前 ,用得最多的轰击原子核的炮弹是α粒子 .例如 ,历史上的第一个人工核蜕变就是卢瑟福用钋源发出的α射线轰击氮核 ,把它嬗变成氧原子 .约里奥-居里夫妇用钋源α射线轰击各种原子核 ,轰击铍发现了中子 ,轰击铝发现了人工放射性 ,但对Ｚ >2 0的原子核 ,α粒子轰击却不能引起核反应 .这是因为 ,原子核的正电荷的推斥力使α粒子不能进入原子核 .发现中子后 ,1 93 4年 ,意大利物理学家费米 (邮票见下节 )和他的研究集体试着用中子而不是α粒子来轰击原子核以产生人工放射现象 .费米认为 ,…     

原子核双β衰变和轻子数不守恒

 原子核双β衰变实质上是二个单β衰变同时发生的过程,是一个二级弱相互作用过程.原子核单β衰变的一个典型过程是中子衰变为质子,并放出电子和反中微子,即n→p+e^-+（?）_e。自从1914年查德威克测量β衰变的连续谱以来,β衰变的研究一直是原子核物理和粒子物理的重要研究课题之一.我们知道,李政道和杨振宁提出的宇称不守恒定律,就是吴健雄通过原子核的β衰变研究而得到实验证实的.无独有偶的是原子核双β衰变的研究和自然界的另一重要守恒定律--轻子数守恒律是否破坏密切相关.     

原子序数为110的元素问世!?

苏联物理学家宣称他们造出了原子序数为110的目前世界上最重的元素,但美国和联邦德国的科学家们对此持怀疑态度. 尤里·奥冈尼西恩(Yuri Oganessian)和一个国际研究小组在莫斯科郊外的杜布纳联合核子研究所进行了以下两个实验:一个是用含有92个质子的铀236来轰击一束氩-40原子核,其核内有18个质子;另一个实验则是用含有90个质子的针原子核来轰击合有20个质子的钙-44.苏联科学家认为,轰击后的检测结果表明,由核裂变产生出来的原子核碎片在瞬间形成了一种含有质子数为110的新元素.他们还计算出这种新元素的半衰期为9ms. 联邦德国达姆士塔重离…     

中子星——一个巨大的汤姆逊原子

大家都知道,一个原子核是由一些质子和一些中子组成的高密物质。如果用质子数Z做纵坐标,中子数N做横坐标,那么已知的原子核大体上都分布在对角线附近,如图1所示:就是说,一个原子核内,质子数大     

最丰中子的双幻原子核:镍-78

<正>近期,两个实验组分别独立地确认了放射性原子核镍-78是双幻核,证实了原子核壳模型的预言。原子核镍-78,包含了28个质子和50个中子,由于具有较大的中子过剩,因而是检验壳模型的一个理想系统。早在1949年,Maria GoeppertMayer就指出:具有幻数(2,8,20,28,50,82,126)个质子或中子的原子核表现得更为稳定。这一思想促使了原子核壳模型的发展,也因此项工作,Mayer分享了1963年的诺贝尔物理学奖。类似于电子填充在原子轨道上,原子核壳模型的基本思想是质子和中子分别填充在原子核的单粒子轨道上。当原子核具有幻数个中子时,其外层轨道可被中子完全填     

寻找丢失原子核的原因

在原子核结构研究中,一个一直原因不明的现象是为什么自然界中不存在质量数为5和8的轻原子核.这个现象对于原始的核起源和恒星的核起源都是至关重要的:它导致宇宙大爆炸不生成比锂重的原子核;也使太阳得以亿万年地稳定燃烧,从而保证了人类的进化过程.核子之间的作用力也就是核力,应当具有复杂的数学表式.因为原子核是由核子(质子和中子的统称)组成的,但是核子本身并非基本粒子,而是由3个夸克组成的复合粒子;这种复合性质在短距离作用时会呈现出来.人们虽然相信核子内部的夸克应当遵守量子色动力学(QCD)理论,却不知道怎样从夸克的层次出发…     

高科技领域又一重大成就——我国最大的重离子加速器建成出束

 1988年12月12日,我国最大的重离子加速器在兰州建成,并引出碳离子束.这是继北京正负电子对撞机对撞成功后,我国在高科技领域中取得的又一重大成就.重离子物理是最近十多年发展起来的一个重要研究领域,是用高速重离子轰击原子核、原子、分子、各种固态物质乃至生物细胞,从而研究它们的内部结构和变革规律的一门综合性科学.     

重夸克偶素的强子跃迁理论

我们知道宏观物体是由分子、原子组成的.原子是由电子和原子核组成的.原子核又是由原子和中子组成的.人们对物质徽观结构和微观运动基本规律的不断深入的研究,推动着物理学不断向前发展.近代粒子物理(又称高能物理)的研究,发现质子、中子和与它们相似的超子等(统称为重子)以及与它们有强相互作用的介子(介子和重子统称为强子)还有更深一层的内部结构.它们是由一种称为夸克的更基本的粒子所组成的.已经知道的夸克有以下几种: u c t(所带电荷为质子电荷的2/3), d s b(所带电荷为质子电荷的-1/3),其中u,d,s,b等夸克的存在已有明确的实验根据,t…     

近代物理讲座 第十一讲 粒子物理学的发展

一、粒子和粒子物理学 本世纪初物理学的发展弄清楚了原子的直径大体上是10-8cm的量级.进一步的发展中又认识到:原子核的直径是 10-12cm量级,原子核是由若干个质子和中子组成.质子、中子、电子和光子就是人们最早认识的一批基本粒子.在当时由于它们被认为可能是物质微粒结构的最小单元,因此被称为基本粒子.在这以后,凡是和这些粒子可以相互作用和相互转化并在当时的认识水平上认为是同一层次的粒子,统称为基本粒子.随着实验和理论研究的发展,显示出某些基本粒子肯定不能看作是点粒子,它们有一定的大小并有内部结构.同时还显示出来从内部结构…