远离稳定线原子核的实验研究（Ⅱ）

远离稳定线原子核的实验研究（Ⅱ）罗亦孝（中国科学院近代物理研究所，兰州重离子加速器国家实验室，兰州７３００００）４２丰质子轻稀土核素的合成和衰变性质研究４２１轻稀土区质子滴线Ｚ＝０７４３Ｎ＋１１６附近新β缓发质子先驱核的合成和研究［１６—１...     

质子滴线附近的β缓发质子衰变

简要回顾了实验小组在过去8年中获得的实验结果, 即采用氦喷嘴快速带传输系统 +“p-γ”符合方法, 在稀土区质子滴线附近首次观测了9种新核素的β缓发质子衰变, 在A=90核区的N=Z线附近获得了5种核素的β缓发质子衰变的新数据. 并把这14种核素的半衰期, 自旋宇称, 形变以及生成反应截面的实验值与流行的核模型理论预言进行了系统地对比讨论. 从中看出:(1)⁸⁵Mo, ⁹²Rh以及“等待点”核⁸⁹Ru和⁹³Pd半衰期的实验值比近期Moller等人的宏观-微观理论预言值[At. Data Nucl Data Tables, 66, 131(1997)]长5—10倍, 因而明显地影响天体rp过程生成的核素丰度;(2)实验指认的质子滴线核¹⁴²Ho和¹²⁸Pm的自旋宇称与流行理论预言不符, 但用Woods-Saxon-Strutinsky方法可以计算得到相符的位能面;(3)实验估计的9种稀土核的生成截面比通用的Alice和HIVAP程序的计算值要小1—2个数量级.     

sd壳层极丰质子核的β延迟衰变谱学

远离β稳定线原子核的结构是当前核物理领域的一个前沿热点。β衰变谱学是研究核结构的重要方法,尤其适用于低产额的滴线核。本文回顾了近年来在RIBLL1装置上开展的sd壳区极丰质子核β延迟衰变谱学的实验研究。该工作获得了15个原子核精确的半衰期、衰变子核的质量、β延迟的质子和双质子发射以及$\gamma $跃迁的能谱、分支比和比较半衰期等数据,并重建了衰变纲图,大大丰富了此区域内质子滴线附近原子核的衰变谱学信息。还介绍了探测器阵列和实验方法,概括了所研究核的衰变性质和半衰期等。特别地,对几个典型核,20Mg和22Si以及26P和27S的衰变性质进行了阐述。此外,对相关话题,如三体力、镜像核衰变不对称性、与银河系中26Al超丰问题相关的热核反应率等问题进行了探讨。     

133Sm和149Yb的β缓发质子衰变

利用⁴⁰Ca+⁹⁶Ru融合蒸发反应产生了近质子滴线核¹³³Sm, 配合氦喷嘴带传输系统采用“质子-γ”符合方法观测了它们的β缓发质子衰变, 其中包括半衰期、质子能谱、第二代子核低位态之间的γ跃迁, 并估计出衰变到第二代子核不同低位态的分支比. 通过统计理论拟合上述实验数据, 指认了¹³³Sm的自旋宇称的可能范围. 并用Woods-Saxon Strutinsky方法计算了限制组态的¹³³Sm的核势能面, 通过对比发现¹³³Sm的自旋宇称可能有两种成分:5/2⁺和1/2^－. 这一结果与2001年发表的¹³³Sm(EC+β⁺)衰变的简单衰变纲图是相容的. 此外用同一方法分析了2001年Eur. Phys.J.A12:1—4中发表的有关¹⁴⁹Yb的β缓发质子衰变实验数据, 由此指认了¹⁴⁹Yb的基态自旋宇称为1/2^－.     

对缺中子核(A<70)质子衰变的预言

在质量区A<70范围内,对远离β稳定线的缺中子核质子衰变的可能性进行了理论预言,计算基于Kelson-Garvey核力电荷对称质量关系和同位旋相似态质量公式,给出了预言的核素图,将预言计算与实验结果进行了比较,对绝大多数已发现的核,质子能量在300keV以内符合得很好.计算同时指出双质子、三质子衰变的可能性,并给出了目标核.     

远离稳定线核研究进展

近几年在对远离核的实验研究中,观测到了理论预言的新衰变模式,如45Fe的双质子衰变,β-缓发裂变;对中子滴线外一些核的存在可能性也进行了较多的实验探索和理论分析;开始了对人们一直关注的中子集团存在可能性的实验探索.远离核谱学和衰变性质研究逐渐深入,通过对一些远离核第一激发态能量的系统比较和许多远离核β衰变Q值的测量,以及核质量的精确测量,发现在远离核区,原有的一些幻数消失,代之产生了一些新的幻数,对其产生原因的理论分析做了简要的综述. Recently the predicted new decay model, for instance two-proton decay and β~(-)delayed fission have been observed in the investigations of the nuclei far from stability line. The existence of the nuclei located beyond the drip-line has already been studied experimentally and theoretically. It has been started to search for the neutron cluster in experiment by using neutron-rich nuclei. The researches of the spectroscopy and decay properties of the nuclei far from stability line are more and deeper, and...     

沿Z=0.743N+11.6质子滴线分布的稀土区新核素的合成与研究

利用与延发质子符合的子核中已知的第一个２＋→０＋（基态）的γ跃迁来鉴别其β延发质子先驱核的方法已在实验中得到证实，并在兰州重离子加速器ＳＦＣ上用氦喷嘴快速带传输系统成功地合成与研究了沿Ｚ＝０．７４３Ｎ＋１１．６质子滴线分布的稀土区新β延发质子先驱核１３５Ｇｄ和１２１Ｃｅ．该鉴别方法在缺中子稀土区新核素合成中将具有很大的应用前景． It′s more and more difficult to synthesis and study new nuclei along the proton drip line by using on line isotope separator because of its low efficiency. A specific method of “p γ” coincidence measurement, using the known low lying “2+→0+(ground state)” γ transition of the “daughter” nucleus in coincidence with its β delayed proton, could increase the detection sensitivity ...     

原子核基态双质子衰变的研究进展

基态双质子衰变是质子滴线区原子核的一种奇异衰变。 它可以揭示质子滴线区原子核外层质子对的结构行为, 检验现有核模型理论应用于极端条件下原子核的正确性。 搜索基态双质子衰变是人们广泛关注的一个实验难题, 直到理论预言提出后40多年才取得明显进展。 简要介绍了这一研究的进展情况。 The ground-state two-proton decay is an exotic decay beyond proton drip line. It deals with the structure behavior of the proton pair at outside orbital in a proton drip line nucleus, and can be used to check the current nuclear model under extreme condition. Experimental observation of ground state two proton decay has been widely considered as a challenge because of very low production cross section. In this short paper, the breakthrough of searching ground state two proton decay is briefly reviewed, which was made more than 40 years after the early theoretical prediction was proposed.     

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．     

近质子滴线核28S的β 延迟γ 衰变研究

在兰州重离子研究装置上,依托兰州放射性束流线,产生、分离和鉴别了同位旋第三分量TZ=?2的近质子滴线核28 S,并通过使用包括双面硅条探测器和高纯锗探测器在内的探测阵列,开展了28 S的β延迟γ衰变测量.实验准确测量了28 S衰变中的5条β延迟γ射线,得到了子核28 P相应能级的能量.首次提取出了β衰变布居到28P低激...     

对质子滴线核19Na的β延迟质子衰变的首次观察

由²⁰Ne(P,2n)¹⁹Na反应,对质子滴线核¹⁹Na进行了研究,实验在中国科学院高能物理研究所质子直线加速器上进行,首次观察到了¹⁹Na的β延迟质子衰变,测定其质子能量为1.10±0.08MeV,半衰期为47±20ms,它相应于¹⁹Na基态到¹⁹Ne的7.62MeV、T=3/2同位旋相似态的超允许β跃迁和由此态到¹⁸F基态的级联质子衰变.     

140Tb和141Dy的β缓发质子衰变以及143Dy的自旋宇称

利用⁴⁰Ca+¹⁰⁶Cd融合蒸发反应产生了近质子滴线核¹⁴⁰Tb和¹⁴¹Dy,配合氦喷嘴带传输系统采用“质子-γ”符合方法观测了它们的β缓发质子衰变, 其中包括半衰期、质子能谱和衰变到第二代子核不同低位态的分支比. 通过统计理论拟合提取了¹⁴⁰Tb和¹⁴¹Dy的基态自旋宇称分别为7^±和9/2^±. 另一方面, 用Woods-Saxon Strutinsky方法计算了这两种核限制组态的势能面, 由此得到¹⁴⁰Tb和¹⁴¹Dy的基态自旋宇称分别为7⁺和9/2^－. 此外用同一方法还计算了¹⁴³Dy的核势能面, 从中看出¹⁴³Dy存在有自旋宇称为1/2⁺的基态和一个激发能为198keV的11/2^－的同质异能态. 该结果与2003年Eur.Phys.J. A16:347—351中的¹⁴³Dy衰变实验数据相符.     

93Pd的β缓发质子衰变

通过⁵⁸Ni(⁴⁰Ca,3n2p)反应合成等待点核⁹³Pd,采用氦喷嘴带传输系统加p-γ符合,观测到了它的β缓发质子衰变,测得其半衰期为(1.3±0.2)s.采用统计模型计算拟合了实验测得的β缓发质子能谱和布居到质子发射体子核不同终态的分支比,指认了⁹³Pd的基态自旋为9/2.用Woods-Xason Strutinsky方法计算了⁹³Pd的核位能面,其结果表明93?Pd基态自旋宇称可能为9/2⁺.     

超越原子核滴线

近来发现了几种新的重同位素,至少其中之一超出了中子滴线．在以核内的中子数为横坐标,以质子数为纵坐标的核素图上,在原子核的丰质子一侧和丰中子一侧,各有一条边界线,分别称为质子滴线和中子滴线,超出滴线外的原子核中的核子是不能束缚在一起的．然而,目前人们对核力的了解还不足以用理论准确计算出滴线的位置．这就需要通过实验来寻找可能存在的原子核．     

145Er的β延发质子衰变性质研究

通过92Mo(58Ni, 2p3n)熔合蒸发反应生成了非常缺中子核145Er。利用氦喷嘴带传输系统把研究目标核传输到低本底测量站, 进行了质子 γ符合测量, 得到了不受同量异位素干扰的145Er的β延发质子谱。经过仔细分析与延发质子符合的γ谱, 发现了145Er的11/2-同核异能态具有β延发质子衰变性质。经拟合退激144Dy不同激发态γ跃迁的衰变曲线, 得出145Er的1/2+基态和11/2-同核异能态的半衰期分别为(1.6±0.6)和(0.6±0.1) s。最后, 简单介绍了中重质量区缺中子新核素的合成及衰变研究计划。The neutron deficient isotope 145Er was produced via the fusion evaporation reaction 92Mo(58Ni, 2p3n). The reaction products were transported to a low background counting area using a He jet tape transport system, and proton γ coincidence measurements were carried out. Based on the analysis of γ transitions in coincidence with β delayed protons, the β delayed proton decay of an νh11/2 isomer in 145Er was proposed. By fitting the decay curves of the γ transitions depopulating the low lying states in 144Dy, the half lives of the ground state and the νh11/2 isomeric state in 145Er were deduced to be (1.6±0.6) and (0.6±0.1) s, respectively. An experimental plan to synthesize new β delayed proton precursors in the medium heavy mass region has been presented.     

缺中子Np新核素的α衰变研究

合成远离稳定线的新核素、探索原子核存在的极限是目前核物理研究的重要课题。在中子壳N=126的最丰质子一侧,极端缺中子的超铀核素处于质子滴线和中子壳的交叉位置,合成和研究该核区核素对研究N=126壳结构的演化性质具有重要意义。基于兰州重离子加速器上的充气反冲核谱仪装置(SHANS),利用36,40Ar+185,187Re熔合蒸发反应,合成了极缺中子的219,220,223,224Np新核素,在中子壳N=126附近首次建立了Np同位素链的$ \alpha$衰变系统性,获得了N=126壳效应在Np同位素链中依然存在的实验证据。依据单质子分离能的系统性分析,确定了Np同位素链中质子滴线的位置,219Np也成为目前已知的最重的质子滴线外核素。此外,基于实验测量的反应截面,并与理论模型的计算结果相比较,讨论了进一步合成该核区其它新核素218,221,222Np的可行性。     

激发态丰质子核的双质子发射

将有效液滴模型和推广的液滴模型推广至激发态丰质子核的双质子发射半衰期研究,发现这两个模型都能较好地再现双质子发射半衰期的实验数据.基于这两个模型预言了一些核的激发态的双质子发射的半衰期,为将来的实验提供参考,并将上述半衰期与统一裂变模型给出的半衰期进行了比较和分析.此外,以⁹⁴Ag的21~+激发态的双质子发射为例,讨论了衰变能和衰变过程中带走的轨道角动量对其半衰期的影响,发现半衰期对它们的依赖很敏感,半衰期对衰变能的强烈依赖表明了精确测量核质量和激发能的重要性和必要性.     

22Na(p,γ)23Mg反应的实验研究

讨论了目前有关22Na(p,γ)23Mg反应的实验研究工作,结合兰州放射性束流线上的放射性束流23Al的β+延发质子衰变实验的测量结果,给出了23Al延发衰变的质子能谱,并比较了近期实验给出的相关能级的自旋、宇称值,正是由于这种自旋、宇称和能级部分宽度的不确定性,导致了反应率计算的不确定性. 计算了同位旋相似态的共振强度. 对于测量到的新的延发衰变能级Ed=8.916MeV,由于没有相应的能级宽度值,实验仅给出其相对共振强度值.     

丰中子氮同位素β-衰变的理论研究

使用壳模型系统地研究了丰中子氮同位素的β^-衰变,并对其衰变子核^18,19,20,21O的能级结构性质给出理论计算,所得结果与实验符合较好.研究了^18,19,20N核的Gamow-Teller允许型β^-衰变的特性,对与近期实验观测不一致之处进行了讨论和分析.预言了²¹N的β^-衰变及其子核高激发态的能级结构性质.这些计算将对氮同位素的实验研究很有帮助. 关键词： 中子滴线 -衰变')" href="#">β^-衰变 氮同位素 壳模型     

RIBLL上的β+缓发粒子发射的在束测量

报道了在新建成的放射性次级束流线上完成的2 0 Na的 β+缓发α粒子发射2 0 Na—→β+　 　2 0　Ne →16 O +α的在束测量 .通过飞行时间和能损符合的方法实现2 0 Na次级束流的在束鉴别与调制 .在束和停束两个获取时段分别完成对次级束流和β+缓发粒子的记录 .利用脉冲发生器和记数器实现2 0 Na缓发粒子衰变半衰期的测量 .实验测量到2 0 Ne几个低能共振能级的衰变能量分别为 2 69,3 0 9,4 74 ,5 54MeV ,相对强度分别为 1 0 0 ,4 1 5,1 1 0 ,1 5 2 0 .测量到2 0 Na的β+缓发α衰变的半衰期为 (4 59± 7)ms,与现有的核数据基本上吻合 .