利用磁谱仪研究原子核的β衰变

在原子核β衰变费米理论的基础上,利用近代物理实验中的磁谱仪测量了90Sr-90Y β放射源的动量分布,进而研究它的库里厄(Kurie)图.结合β衰变容许跃迁和禁戒跃迁的库里厄图特征,对实验数据进行了形状因子S1的改正,得到的数据能和90Sr-90Yβ放射源的跃迁性质、原子核能级自旋和宇称相吻合,有助于学生对原子核β衰变更深入的认识和进一步扩展近物实验的研究内容.     

用于中子能谱测量的反冲质子磁谱仪

根据神光-Ⅲ原型内爆实验条件下初级中子能谱诊断的要求,提出了反冲质子磁谱仪原型的设计方案,并通过蒙特卡罗程序Geant4对设计方案进行了仿真模拟。该质谱仪的测量能区在6~30 MeV,测量产额范围大于1012,能够测量内爆实验的全中子能谱。模拟结果表明：设计的谱仪对于14 MeV的中子探测效率大于10-11,能量分辨达到1%,信噪比大于10,满足神光-Ⅲ原型装置内爆实验离子温度诊断的要求。     

β衰变之谜简史

有关中微子的研究是现在物理学界的一个重要课题,也曾多次获得过诺贝尔物理学奖,然而这一切的起源却应归功于β衰变连续能谱的证实,β衰变连续能谱曾是困扰物理学界20多年的谜题,为了揭示这一谜题埃利斯和伍斯特做了大量的实验研究,然而他们的贡献却鲜为人知.     

通过测量~(137)Cs的β衰变和内转换电子能谱研究其衰变特性

本研究用Si(Li)漂移探测器测量了~(137)Cs的β衰变能谱和内转电子能谱,对β衰变能谱进行了居里描绘和从内转电子能谱取得了内转换系数.得到β衰变的最大能量为(513.11±1.76)ke V,与参考值误差为0.17%;得到内转换系数K/L=5.712±0.217和M/L=0.264±0.018,与参考值的误差分别为0.92%和1.54%;并确定了~(137)Cs在β和γ衰变中的跃迁级次,给出了~(137)Cs及其衰变子核137Ba各能级的自旋和宇称,绘制出了~(137)Cs的衰变纲图.说明该实验方法是可靠的,可用于实验方面的教学和原子核结构的研究,并为其提供必要的实验数据.     

β衰变理论的提出

本文试图通过对β衰变理论提出的历史过程的叙述，加深我们对基本物理原理的认识。     

无放射源伽马能谱测量实验设计

为了在无放射源的前提下开设γ能谱测量实验,本文使用氯化钾样品中的40K代替常规放射源,研究了所需的实验样品含量、实验装置和实验内容,并分析了本实验的辐射危害情况.研究表明:使用氯化钾样品不仅可以满足常规γ能谱测量的实验要求,还比仅使用137Cs放射源丰富了实验内容,且经计算和测量本实验的辐射剂量达不到放射源的下限标准,可以保证学生在安全的前提下完成实验内容.本研究设计的实验方法不受放射源使用手续及环保部门的制约,有利于消除学生的放射性恐惧心理,减少放射源的管理成本及非核类院校的γ能谱测量实验课程的开设.     

最小seesaw模型对氚β衰变和无中微子双β衰变的限制

在最小seesaw模型下计算了氚β衰变的有效质量〈m〉_e以及无中微子双β衰变的有效质量〈m〉_ee. 利用最新的中微子振荡数据, 在正质量等级情况下得到了0.00424eV≤〈m〉_e≤0.0116eV和0.00031eV≤〈m〉_ee0.0052eV; 如果中微子的质量谱是倒质量等级情况, 能够得到0.0398eV≤〈m〉_e≤0.0571eV和0.0090eV≤〈m〉_ee≤0.0571eV.最后还讨论了最小的中微子混合角和Majorana CP破坏位相对〈m〉_ee的影响.     

β衰变的历史概述

β衰变的研究是一个探究物质深层物理原理的过程.它始于β放射性的研究,引导人类对物质的认识开始从原子深入到原子核内部.其能谱的测量,导致了泡利的中微子假设.在此基础上,费米第一次提出了关于β衰变的唯象理论并提出了弱相互作用的概念.此后发展出弱相互作用的中间玻色子理论,使得人类对物质的认识深入到核子内部,促进了电弱统一理论的发展,最终促成了标准模型的完成.文章回顾了β衰变这一横亘整个20世纪的重要物理学事件,对β衰变的研究历史中的关键事件进行了分析和介绍,对理解现代物理学中的标准模型的建立和发展有重要意义.     

基于投影壳模型的β衰变理论

在投影壳模型(PSM)理论框架下, 发展了计算Gamow-Teller(GT)跃迁的新方法. PSM波函数由若干变形多准粒子组态投影基的线性组合表达. 由该波函数可以计算GT算符(σ_μτ_±)的跃迁矩阵元. 研究表明, 计算的第一个例子可以再现log ft或B(GT)实验值, 同时预言了母核的某些低激发态的GT跃迁比基态的强, 此效应在恒星温度下, 会增强原子核的衰变率.     

176Yb的β衰变

采用投影壳模型对¹⁷⁶Yb的β衰变进行了计算, 并与实验结果进行了比较.     

不稳定原子核β衰变强度的实验测量方法

原子核的β衰变是指原子核放射出β粒子或俘获电子而进行的转变。对β衰变强度S_β(E)的精确测量,对探索不稳定原子核的结构、揭秘恒星核合成过程、验证β衰变理论等方面均存在着重要意义。实验上,为了测量β衰变强度,一种方法是利用β-γ符合测量或者全吸收谱仪对β衰变产物进行直接测量,这种方法可以给出子核在Q_β窗口内的衰变信息。另一种方法是利用在中等能区(100~400 MeV/u)进行的电荷交换反应,如(p,n)或(3He,t),通过微分截面的高精度测量获得子核的β衰变强度,这种方法可以用于研究子核在Q_β窗外的衰变强度,但是对束流强度有较高的要求,尚无法系统研究产额较低的不稳定原子核。有鉴于此,本文提出对不稳定核素的电荷交换反应总截面进行系统测量,结合核反应理论,这种方法有望约束不稳定核素在质子发射阈下的Gamow-Teller跃迁的总强度。最后简要介绍了已开展和计划开展的工作。     

126Ce的EC/β+衰变

利用187 MeV的40Ca离子轰击同位素靶92Mo, 由熔合蒸发反应生成目标核126Ce。 藉助氦喷嘴快速带传输系统和X-X-t与X-γ-t符合测量, 首次建立了126Ce的EC/β+衰变纲图。 建议了可能属于126Ce一个高自旋同核异能态的衰变, 其β衰变后布居在与126La的高自旋同核异能态相关的低位能级区, 测定的半衰期是57(9) s。 也建议了可能属于126Ce基态的衰变, 其β衰变后布居在与126La的低自旋同核异能态相关的低位能级区,它的半衰期被测定为12(4) s。 但偶偶核126Ce存在高自旋同核异能态的物理原因还有待进一步探究。 Ce was produced by bombarding an enriched target of 92Mo with 187 MeV 40Ca beam and studiedby using a helium jet fast tape transport system in combination with X-γ and γ-γ coincidencemeasurements. An EC/β+ decay scheme of 126Ce was proposed for the first time. A group of low lying states associated with the low spin isomer in 126La feeding by β decay was possibly from the ground state EC/β+ decay of 126Ce with the measured half-life 12(4) s. Another group of low lying states associated with the high spin isomer in 126La feeding by β decay was possibly from a high spin isomer EC/β+ decay of 126Ce with the measured half-life 57(9) s. However, the physical reason for the existence of a high spin isomer in even-even nucleus 126Ce is still an open problem.     

τ衰变中米歇尔(Michel)参数的测量

分析北京谱仪(BES)收集的4.03GeV质心系能量下e⁺e^－对撞数据,选出e⁺e^－→τ^±τ⁺→e^±X⁺v′S事例,X^±可以为μ^±,τ^±,ρ^±,拟合τ→ev′s中电子的能谱,得到τ→ev′s中Michel参数为ρ_τ→e=0.705,此结果与标准模型的预言相符合.     

48Ca无中微子双β衰变的寿命下限

本文报道国内首次开展的双β衰变实验研究工作.国产大尺寸CaF₂闪烁晶体既用来做为探测器,又做为双β衰变的放射源.数据采集总共7588.5小时.实验给出⁴⁸Ca无中微子双β衰变的寿命下限T_1/2>1.1×10²²年(68%C.L.);由理论推算相应的中微子质量v≤8eV;右手流混合参量η的限值η≤0.69×10^－5.     

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18,19,20,210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.     

130Nd和140Tb的EC/β+衰变研究

利用能量为１７０ＭｅＶ左右的３６Ａｒ重离子束轰击９６Ｒｕ和１０６Ｃｄ浓缩同位素靶,分别生成缺中子同位素１３０Ｎｄ和１４０Ｔｂ．借助氦喷嘴带传输系统,用 Ｘ－γ和 γ－γ符合方法,分离鉴别了这两种核素,并进一步测定了它们的衰变性质．得到１３０ Ｎｄ的半衰期为（１３± ３）ｓ,首次建议了它的ＥＣ／β＋衰变纲图,推测了其子核１３０Ｐｒ的基态和低位能级的自旋宇称．修订了１４０Ｔｂ的原有极简单的ＥＣ／β＋衰变纲图并指认１４０Ｔｂ的基态自旋宇称为７＋．     

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     

20Naβ延迟α衰变研究的新结果

以25及35.5MeV质子轰击氖靶,对²⁰Na的β延迟α衰变作了重新研究.实验中使用了以气体电离室作为ΔE探测器的新型粒子望远镜系统,在所测带电粒子谱的0.695MeV及0.907MeV处,首次观察到两个新峰.根据粒子鉴别、分支比和寿命测量,确信它们是来自²⁰Na的低能β延迟α衰变,由此修改了²⁰Na的衰变纲图和低激发态纲图,并讨论了它在天体物理研究中的意义.     

束缚态β-衰变及其天体物理意义

束缚态β-衰变是一种特殊的弱相互作用衰变模式,对某些高电离态重原子的β-衰变有重要或决定性的贡献.从理论和实验两方面介绍了束缚态β-衰变研究的进展及其对恒星中的慢中子俘获过程和187Re 187Os宇宙核钟的影响.     

120Ba的β衰变

用68MeV的¹⁶O束轰击2mg/cm²的¹⁰⁶Cd靶产生¹²⁰Ba再把它氟化,送入氦喷嘴离子源.在线质量分离的¹²⁰Ba的衰变性质被γ-X,γ-γ和γ-β符合测量.其半衰期为24±2S,总衰变能Q_EC=5.0±0.3MeV,并获得了简单的¹²⁰Ba的衰变纲图.