中微子质量之谜

中微子有无质量,苏、美科学家的实验结果不一致.为什么? 两年多以前,莫斯科的实验小组宣布中微子的质量至少不低于20eV.他们的结论得到爱沙尼亚科学院塔林实验小组的工作结果的支持[1].氚核(由一个质子和两个中子组成)β衰变为氦-3核(由两个质子和一个中子组成),当一个中子变为质子时,将释放出电子和中微子.莫斯科小组测量电子的能谱,从所得电子能量的极大值计算出中微子能量的极小值.从而得出中微子的质量;而塔林小组是用极灵敏的技术测量氚和氦-3质量之差,这一差值乃是中微子和电子在β衰变过程中所带走的总质量-能量.两个小组的实验结果…     

中子的寿命

引言当Chadwick 和Goldhaber 首次精确测定了中子的质量的时候就预言,中子应该具有β衰变的特性,能自发地衰变成质子、电子和中微子(Chadwick 和Goldhaber 1935)。这一衰变过程最早由Snell 和Miller 探测到。他们从强中子束中观察到了受电场吸引的正离子。后来他们证实,正离子的产生率恰好对应着半衰期为10—30分钟的中子β衰变(Snell和Miller 1948,Snell 等人1950)。     

高电荷态同质异能态的寿命

分析了带电原子由于缺少内转换(同质异能态)或电子俘获跃迁(β衰变)引起的核寿命的变化.理论预言了随着电荷态的增加,内壳的电子在核表面的电子密度降低,内壳电子能级也降低,不稳定原子核的寿命由于前一原因而缓慢增加,但当内壳电子能级降到特殊能量时产生剧烈增加.比较了由于不同的跃迁能量和跃迁类型对内转换过程的半衰期的影响,并将计算的理论值与一些实验测量值进行了比对.并开发了进行这类计算的公共计算程序.     

中子寿命的实验测定

一九三五年,当恰德威克(J.Chadwick)和哥德哈贝(M.Goldhaber)精确地测定了中子的质量后发现,中子的质量大于质子质量与电子质量之和,他们断言,中子应该具有β衰变的特性,能自发地衰变成质子、电子和中微子。到一九四八年,当人们可以从反应堆中得到高通量中子束的时候,美国橡树岭国家实验室的石纳尔(A H.Snell)等人首先由实验验证了自由中子的β衰变。从那时起,三十多年来,许多国家的核科学家们一直在为精确测定中子寿命而努力。为什么核科学家们对中子寿命如此感兴趣呢?主要有两方面的原因。第一,对天体物理学来说,     

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…     

双中微子双β衰变已观察到;无中微子衰变正在寻找

许多有偶数质子和中子的原子核可能经历双β衰变,发射出两个电子和两个中微子.但这一过程的半衰变太长,过去只能靠地质材料中测衰变的次生核的丰度定出.现在加州大学的Elliott等人已在其实验室中观察到了硒82的双β衰变,并定出半衰期为1.1-03+08×1020年.这一数值比以前实验室中能测出的最长时间还大几个量级.这一测量还为无中微子双β衰变的观测创造了可能性.这种无中微子衰变事例有可能定出中微子质量. 他们的实验装置是时间投影室或“增强漂移室”.把14克97%浓缩的硒82样品放在两层聚脂薄膜片之间,再放到漂移室的中心平面处.室内充以氦…     

r-过程路径核β——衰变半衰期的估算

分析了20 < A < 190范围内丰中子核β衰变的实验数据,根据半衰期随质子数、中子数以及衰变能变化所呈现的壳效应和对效应等特点,提出了一种有效估算丰中子核β衰变寿命的公式。新的计算公式形式简单包含了较少的参数、计算量小。用该公式能较为准确地再现丰中子核的β衰变半衰期。用RIKEN最新测量丰中子核半衰期检验了该公式的外推能力,本工作可以为r-过程研究提供可靠的输入数据。Experimental data of the β--decay half-lives for the nuclei with atomic number between 20 and 190 are investigated. We have systematically studied the shell effects and pairing effects on β--decay half-lives versus the decay energy Q and nucleon numbers (Z, N). An empirical formula has been proposed to calculate the β--decay half-lives of neutron-rich nuclei. The empirical formula is simple and has relatively few parameters. Experimental β--decay half-lives of the neutron-rich nuclei are well reproduced by the new formula. In addition, the extrapolating capacity of this formula has been checked with the very recent experimental data from RIKEN. The predicted half-lives for r-process relevant nuclei with the current formula can be served as the reliable input of r-process model calculations.     

新重丰中子同位素238Th

利用兰州重离子加速器(HIRFL)所提供的60MeV/u的¹⁸O离子束照射天然铀靶,通过多核子转移反应生成²³⁸Th.由快速放射化学分离技术从铀及其反应产物的混合物中分离出钍.使用2台高纯锗(HPGe)探测器对样品的γ(X)活性进行测量,观测到了²³⁸Th的β^－衰变子体²³⁸Pa的635.0keV和1060.5keV2条γ射线峰的增长、衰变行为.利用分析递次衰变的计算机程序对其后一条进行了拟合,得到母、子体半衰期分别为(9.4±2.0)min和(2.1±0.4)min,二者分别与预言值和文献值相符.另外,在由²³⁸Pa的X射线开门的γ谱中,发现一条能量为89.0keV的新γ射线,经计算,其半衰期为(8.9±1.5)min,由跃迁能量和半衰期的关系认定该射线来源于²³⁸Th的β–衰变.从而证明本实验合成和鉴别了重丰中子新核素²³⁸Th,并测定它的半衰期为(9.4±2.0)min.     

中国科学院物理研究所2008年度人才招聘启事

在以质子数和中子数为坐标画出的核素图中,分布着100多种元素的几千种同位素．除少量核素是稳定的以外,其他核素大都有可以测量的半衰期,衰变模式为发射α,β粒子或自发裂变．换句话说,这些核素的基态不会自发地发射质子或中子．核素图的边界分别叫质子滴线和中子滴线,滴线以外的核对质子或中子衰变是不稳定的．     

中微子质量

原子核β衰变是指原子核内的一个质子（中子）转变成一个中子（质子）放射出正（负）β粒子］［即正（负）电子］,或俘获一个轨道电子的衰变．虽然衰变所发射的β粒子的能谱是一种连续谱,可是衰变前后的原子核恰是分别处于一定的能态,它们的能量差应等于β谱的端点能量．因此必须设想,在每一次β衰变中除β粒子外还应该有另一粒子的发射,以保持衰变前后能量的守恒．另外,衰变前后的原子核的自旋都同样是半整数或?...     

自然界存在3种不同类型中微子的实验证据

一、证实电子中微子存在的实验 中微子是泡利于1930年为了解释核的β衰变中电子的能量是一个连续谱而假设存在的粒子,可是人们一直未能从实验上证明中微子的存在。1941年,王淦昌先生建议用原子核的K电子俘获测原子核的反冲能量来证明中微子的存在。由于抗日战争时期,在中国不可能进行实验,王淦昌只好将他的建议从贵州寄给美国《物理评论》,文章于1942年发     

宇宙的未来

目前有一些流行的理论予言:最稳定的核粒子质子也要发生衰变.如果质子真的发生衰变,那么恒星和星云将要变成什么样子呢?尽管质子平均寿命运10～(30)年之久(宇宙的年龄据估计仅为 10～(10)年),但尽头终归会到来的.当最后一个质子衰变完毕的时候,宇宙将要变成什么样子呢? 如果长期以来被认为是绝对稳定的质子按照最终成为正电子(电子的反粒子)和各种介子这一方式进行衰变,那么一种最后的情景可以予言如下[1]:由于各种介子本身还要进一步衰变,质子能量的最终“继承”情况是:中微子和光子各分到30%,正电子分到35%,其余归电子所得.通常电子和正电…     

吴健雄教授科学实验的启发

吴健雄教授是一位杰出的实验物理学家,做过许多精彩的物理实验。这里简单介绍她做过的六个物理实验,并且谈谈这些实验的启发。1第一个实验———β衰变电子能谱形状的实验[1]20世纪30年代,吴健雄开始了她的实验研究。早在30年代末到40年代中期,她就在实验上研究过伴随电子俘获的内韧致辐射,以及铀裂变中的放射性氙。1946年起她着手研究原子核β衰变,进行了一系列的实验。在原子核β衰变中,原子核内一个中子转变为一个质子,同时放射一个电子和一个反中微子。此外还有放射正电子的β衰变。Fermi的β衰变理论给出了β衰变电子能谱的形状。实验…     

核物理研究中的一个前沿领域：重丰中子区新核素的合成和鉴别

叙述了远离稳定线新核素研究的重要意义。介绍了合成和鉴别重丰中子区新核素的技术路线。报告了我们的实验结果：在世界上首次合成和鉴别了两种重丰中子新核素１８５Ｈｆ和２３７Ｔｈ，测定了它们的半衰期分别为３．５　０．６ｍｉｎ和５．０　０．９ｍｉｎ，发现了一条能量为１６４．５　０．５ｋｅＶ的新　射线并指定为１８５Ｈｆ衰变。     

自然界存在3种不同类型中微子的实验证据

 一、证实电子中微子存在的实验中微子是泡利于1930年为了解释核的β衰变中电子的能量是一个连续谱而假设存在的粒子,可是人们一直未能从实验上证明中微子的存在。1941年,王淦昌先生建议用原子核的K电子俘获测原子核的反冲能量来证明中微子的存在。     

关于中微子质量的新观念

1.引言 1930年,泡利(Pauli)为了解释衰变过程中的“能量失踪”现象,最先假设存在着一种中性粒子──中微子(neutrino).衰变是原子核领域中的一个普遍现象.按照泡利的假设,实际上氚核的衰变过程是: H3—→He3 e- v。其中v.是一个反中微子.以这个假设为基础,就容易解释产衰变中电子的连续能谱──居里标绘图.当 H3 衰变为 He3时,释放出的能量在电子和反中微子二者之间分配.有时电子几乎不具有动能,而反中微子差不多集中了可得到的全部能量,有时反中微子能量很小,而电子的能量却十分接近居里标绘图中可能最大的能值. 几年之后,费米(Fermi)系…     

利用α关联衰变链鉴别新同位素_(107)~(265)Bh

主要介绍了合成和鉴别107号元素的新同位素265Bh的实验装置、实验方法以及实验结果.目标核265Bh是由能量为135MeV的26Mg离子轰击243Am靶,通过融合蒸发反应而产生.反应产物首先由He jet系统传输到装有数个探测器对的转轮收集测量系统,然后依靠母子核遗传关系通过观察新同位素和它们已知子核261Db和257Lr之间的α衰变的关联,来实现对新核素的鉴别.实验测得265Bh的α衰变能量为(9.24±0.05)MeV, 半衰期为0.94+0.70-0.31s.从该实验得出的265Bh的α衰变能量和半寿命能够与理论预言一致.     

利用α关联衰变链鉴别新同位素265107Bh

主要介绍了合成和鉴别107号元素的新同位素265Bh的实验装置、实验方法以及实验结果.目标核265Bh是由能量为135MeV的26Mg离子轰击243Am靶,通过融合蒸发反应而产生. 反应产物首先由He-jet系统传输到装有数个探测器对的转轮收集测量系统，然后依靠母子核遗传关系通过观察新同位素和它们已知子核261Db和257Lr之间的a衰变的关联，来实现对新核素的鉴别. 实验测得265Bh的a衰变能量为(9.24±0.05)MeV, 半衰期为0.94＋0.70 -0.31s. 从该实验得出的265Bh的a衰变能量和半寿命能够与理论预言一致.     

Cs~(134)的衰变

本工作用双磁镜β谱仪,带铁中间象式β谱仪、有铁双聚焦β谱仪和闪烁技术来研究Cs~(134)(半衰期为2.3年)的衰变,定出4个β分支的能量和它们的相对强度的百分比是79(16％),410(5％),652(64％)和683(15％)千电子伏;它们的相应的log ft是6.48,9.34,8.91,9.58.还定出Ba~(134)的9个γ跃迁的能量和它们的多极性是473(E1),564(M1+E2),571(M1),604.8(E2),796(E2),803(E2),1036(E1+M2),1169(E2)和1367(E2)千电子伏。在测量结果的基础上提出了Cs~(134)的衰变纲图。     

暗物质或因中子衰变露出马脚

正中子约在14.5 min内衰变,但其确切寿命仍有争议,原因是两类中子衰变实验给出了相互矛盾的测量结果。这一差异可能源于某些未知的实验系统误差,但也可能是因为中子会衰变成看不见的暗物质粒