基于上海激光电子γ源的天体核合成关键反应12C(α,γ)16O的反应率研究

正在研制的上海激光电子γ源是MeV量级的高品质γ光束线站，基于该装置可以开展一系列核天体物理实验, 从而更准确的确定各天体核合成反应的反应率. 本文研究了天体核合成中的关键反应¹²C(α,γ)¹⁶O的反应率. 根据多组实验和理论截面数据分别计算了反应率, 并给出了这些反应率计算结果的平均值和统计误差. 根据该结果拟合了理论反应率的解析形式, 确定了新的参数. 进而给出俘获反应¹²C(α,γ)¹⁶O在He燃烧环境下的反应率和误差, 并讨论了电子屏蔽效应对天体反应率的修正.     

辐射俘获反应中门态过程的干涉现象

主要计算中子能量为5—25MeV ¹²C(n,γ)反应截面,计算结果表明,在Ex=13MeV处有矮共振存在,同时,也计算了质子能量为8—35MeV ¹²C(p,γ)反应截面.计算表明对应13N激发能量为11.74MeV和14.06MeV处反应截面有谷点存在.这是因为半直接俘获与门态过程中的共振俘获之间有相消干涉效应,计算结果与实验值符合较好.     

串列加速器次级束流线上的核结构研究

利用北京串列加速器次级束流线产生的放射性离子束开展了核结构和核天体物理的实验研究, 在晕核、核谱因子和辐射俘获反应等领域取得了一些重要的研究成果. 本文简要概述了基于该束流线的核结构实验研究.     

C(γ,η)X反应与N(1535)在核内的性质

在N^*(1535)共振模型下,研究了γ在原子核上产生η的反应,通过N衰变的实验数据以及γp→ηp反应确定了模型参数,结果表明,M_N*=1550MeV才较好地符合γp→ηp的实验,对¹²C上的η介子光生的总截面计算发现,N^*(1535)在核内的宽度由于多体修正而增大,N^*－核的相互作用具有排斥性质.     

12C快中子辐射俘获反应中的共振现象

主要研究中子辐射俘获反应中的共振现象,利用DSD模型计算激发能量在5—25MeV能区的¹²C(n,γ0)反应截面与E_n=9MeV时的角分布.所考虑的反应机制包括复合核俘获、直接和半直接俘获、复弹性和非弹性散射道的辐射俘获.计算表明,矮共振的峰值在激发能量为13MeV处;巨共振的峰值位置在激发能量21MeV处.计算结果与实验符合较好.     

质子与裂变核238U反应的理论计算

利用球型光学模型、耦合道理论、核内级联、激子模型、蒸发模型、带宽度涨落修正的Hauser-Feshbach模型,Bohr-Wheeler裂变理论,对入射能量从阈能到200 MeV的p+²³⁸U各种反应进行了计算,计算结果和实验符合较好.     

O(3P)+1，2-丁二烯反应的交叉分子束和理论研究：丙烯+CO和亚乙基+乙烯酮反应的主要分子通道

详细了解O(~3P)与不饱和烃的多通道燃烧反应机理需要鉴定所有主要反应产物、确定分支比、评估三重态与单重态势能面之间的系间窜跃.将交叉分子束实验、软电离、质谱、飞行时间分析,以及高级从头算计算三重态/单线态势能面,RRKM/Master方程计算支化比包括系间窜跃,均可以获得最佳效果.最近已经证明这些方法对于含有两个或三个碳原子的最简单的不饱和烃(炔烃,烯烃,二烯)和O(~3P)反应是成功的.本文通过交叉分子束与理论相结合的方法研究O(~3P)和含有四个C原子的二烯类化合物,1,2-丁二烯(甲基芳烃)的反应,探索产物分布、分支比和系间窜跃如何随着分子复杂性的增加而变化,即从O(~3P)和丙二烯反应到O(~3P)1,2-丁二烯的反应变化.尤其关注了最重要的导致链终止的主导分子通道(即形成丙烯+CO(分支≥0.5)和亚乙基+乙烯酮(分支比≥0.15))与导致链传递的自由基形成通道进行对比(分支比≥0.35).     

低能裂变反应的碎片角动量激发机制研究

用一个包含了半导体探测器, 液体闪烁计数器和60%效率的HPGe探测器的四参数关联实验测量了²⁵²Cf(sf)反应的中子多重性和γ多重性与裂变碎片特征参数(质量, 总动能TKE)间的关联. 由于在测量裂变中子多重性绝对值的同时, 本工作首次从实验数据确定了特定碎片的γ多重性的绝对值, 故测量数据为进一步深入研究碎片角动激发提供了新的信息. 结果表明, 角动激发并不与裂变核在断点的形变成正关联, 但两者间却存在着复杂的关联特性. 实验数据不能从现有核理论的弯曲(bending)和扭动(wriggling)碎片角动量激发模式得到理解; 但可用碎片角动激发与裂变核的断点核激发能存在正关联而得到部分解释.     

D+OD+反应的量子动力学研究：交换通道和抽取通道的竞争

基于精确的势能面,研究D+OD⁺反应在0.0～1.0 eV碰撞能范围内的量子动力学. 用CS近似(centrifugal sudden approx-imation)的含时波包方法研究吸热的抽取反应通道(D+OD⁺→ O+D₂⁺)和热中性的交换反应通道(D+OD⁺→D+OD⁺),计算两个通道的反应几率、总积分反应截面和热速率常数. 发现在交换反应的反应路径上存在一个凸起结构. 计算的总角动量J=0时的波包分布的含时演化清楚地表明凸状结构对两个通道的动力学有非常重要的影响.     

46.7MeV/u 12C轰击197Au、115In、58Ni靶时产生的复杂碎片

用气体电离室-半导体位置灵敏探测器望远镜测量了46.7MeV/u ¹²C离子轰击¹⁹⁷Au,¹¹⁵In,⁵⁸Ni靶时,在大角区发射的从Li到Mg的复杂碎片能谱;由各碎片的能谱提取了蒸发源的温度和碎片发射的最可几动能Ep,并与=V_coul+2T计算的平均动能进行了比较,发现实验上提取的最可几动能E_p总是低于计算的.用A.Friedman简单的统计公式对复杂碎片的产额进行粗糙拟合,拟合结果令人满意.     

(p,n)和(p,2n)反应激发函数的系统学研究

从普朗克(Planck)黑体辐射公式和实验测量数据出发,采用唯象的方法提出了包含两个可调参量,入射质子能量从阈能到150MeV,靶核质量数在44相似文献   

Au(111)上过氧化氢在碱性介质中氧化反应的pH效应

本文经过系统地研究Au(111)上过氧化氢在pH值从10到13的不同碱性溶液体系中氧化反应(HPOOR),发现随着溶液pH的增大,HPOOR的活性增大,电流电势i-iE极化曲线的斜率减小. HO₂^-是碱性溶液中HPOOR的主要反应物种,在高pH溶液下有很快的动力学反应主要是由于电极表面的正电荷与体系中的阴离子HO₂^-和OH^-等有静电相互作用的原因. 因此在溶液反应物随pH增大的时候,热力学的驱动力也加快了HO₂^-的氧化过程.     

235U(n,f)裂变的三通道理论研究

将裂变的多通道模型和无规颈断裂模型相结合,系统地计算了0≤En≤6.0MeV中子诱发²³⁵U裂变的碎片质量分布和平均总动能分布.通过最小二乘法与实验数据拟合,得到了²³⁵U(n,f)裂变的三个通道道概率随中子能量变化的规律.理论计算结果与实验数据符合得较好.     

P(α,α′)πN反应中N(1440)激发的蒙特卡罗研究

在P(α,α′)πN反应的几种反应机制中研究N^*(1440)激发, 利用蒙特卡罗模拟的办法重现N^*(1440)共振峰的位置, 我们在给定入射能量情况下模拟出末态各出射粒子的动量, 角分布情况. 计算结果可以在πN的不变质量谱中观察到明显的N^*(1440)共振峰, 同时达里兹图中在πN系统能量平方为2100MeV²附近事件分布密集, 而别的组态却没有观察到这些情况, 这都说明了πN共振粒子N^*(1440)的产生.     

厚靶D（d,n）^3He反应加速器中子源的产额、能谱和角分布

给出一种计算氘钛厚靶D(d,n)3He反应加速器中子源的产额、能谱和角分布的方法,并发展了一个计算机模拟程序,程序能够计算氘束流能量小于1.0 MeV的中子源的产额、能谱和角分布.计算时使用推荐的D(d,n)3He反应截面数据和来自SRIM-2003程序的氘在氘钛靶中的阻止本领数据.给出一些典型计算结果,包括中子积分产额、中子能谱和角分布.     

(C_5H_(11)N_2)~+和(C_7H_(12)N_2)~(2+)的NMR研究

结合1H NMR,13C NMR谱,分别对钨、钼配合物{WO2(C10H6O2)2(C5H11N2)2[H2N(CH2)3NH2]}3(1),{(C5H11N2)2[H2N(CH2)3NH2][MoO2(C10H6O2)2]}(2),{(C7H12N2)2[MoO2(C10H8O2)2]}(3)晶体结构中小分子环进行了归属.其中,配合物1和2中(C5H11N2)+的NMR研究证实了六元环由1,3-丙二胺和乙腈化合而成,配合物3中(C7H12N2)2+的NMR谱图证实了七元环由乙二胺和乙酰丙酮化合而成,并且推导出这些亲核加成-消除反应的反应机理.配合物1~3中的小分子环的合成在其它体系中尚未见报导,而在合成它们的反应中作为新产物随主体晶体析出,并由晶体结构解析和NMR得到了证实.     

恒星氦燃烧关键反应12C(α,γ)16O天体物理S因子及其反应率

恒星氦燃烧阶段3α反应和12C（α,γ）16O反应相互竞争,两者的反应率共同决定了氦燃烧结束后12C与16O的丰度比,该比值是大质量恒星后继演化以及伴随的元素核合成过程的初始条件。目前,氦燃烧12C（α,γ）16O反应起始T₉=0.2处,天体物理模型要求的反应率的精确度要低于10%,然而尚未有实验或理论给出满足要求的结果。最为直接和可靠地获取12C（α,γ）16O反应率的方法,就是尽可能往低能区测量其天体物理S因子,然后通过理论外推到感兴趣的能区。为此基于经典的R-矩阵理论,建立了适用于低能核反应的多道、多能级的约化R-矩阵理论来拟合几乎所有可用的16O系统的实验数据。配合使用协方差统计和误差传播理论,拟合外推得到了客观的、内部自恰的和唯一性好的12C（α,γ）16O反应天体物理S因子。总的外推S因子STOT（0.3 MeV）=162.7±7.3 keV·b,理论上首次给出达到恒星演化与元素核合成模型的最低要求的S因子。基于计算给出的全能区的S因子,数值积分给出了温度位于0.04 6 T₉ 6 10的12C（α,γ）16O天体物理反应率。在T₉=0.2处,推荐的反应率为（7.83 ±0.35）×10-15 cm3mol-1s-1。During stellar helium burning, the rates of 3α and the 12C(α,γ)16O reaction, in competition with one another, determine the relative abundances of 12C and 16O in a massive star. The abundance ratio is the beginning condition of the following nucleosynthesis and star evolution of massive stars, which are extremely sensitive to the rate of 12C(α,γ)16O reaction at T₉=0.2. The most direct and trustworthy way to obtain the reaction rate of the 12C(α,γ)16O reaction is to measure the S factor for that reaction to as low energy as possible, and to extrapolate to energies of astrophysical interest. Based on a new multilevel and multichannel reduced R-matrix theory for applications in nuclear astrophysics, we have obtained an accurate and self-consistent astrophysical S factor of 12C(α,γ)16O, by a global fitting for almost all available experimental data of 16O system, with the coordination of covariance statistics and error-propagation theory. The extrapolated S factor of 12C(α,γ)16O was obtained with a recommended value STOT (0.3 MeV)=162.7±7.3 keV·b. And the reaction rates of 12C(α,γ)16O for stellar temperatures between 0.04 6 T₉ 6 10 are provided. At T₉=0.2, the reaction rate is (7.83 ±0.35)×10-15 cm3mol-1s-1, where stellar helium burning occurs.     

阴离子-π复合物(I-·C6F6)的成键分析

最近Anst?ter, et al. 发表了对阴离子-π复合物(I^-·C₆F₆)的第一个定量谱学测量[J. Am. Chem. Soc. 141, 6132 (2019)],认为成键作用中相关作用占41%,静电作用占23%,得出相关作用占主导的结论. 本研究表明,该文献的“静电作用”中混入了Pauli排斥作用,后者在数值上抵消了前者的作用. 在复合物I^-·C₆F₆中,发现静电作用是相关作用的两倍多,因而阴离子-π复合物中仍应是静电作用占主导.     

180≤A≤210核区快中子诱发γ产生机制的巨偶极共振模型研究

在180≤A≤210核质量区研究快中子诱发γ射线产生机制中与巨偶极共振模型相关的问题,包括(n,γ)反应与(n?,n′γ)反应中级联γ退激过程γ射线强度函数的差异和(n,γ)反应中直接–半直接辐射俘获与复合核统计过程反应截面之比随入射能量、核质量数和核壳层的变化规律.据此,中子入射能量选在1—20MeV,给出了¹⁸¹Ta及¹⁹⁷Au和²⁰⁸Pb的理论计算结果及与实验数据的比较,并对结果进行了分析和讨论.     

MgH2(110)表面Pd单原子催化氢脱附反应的第一性原理研究

本文采用第一性原理密度泛函理论计算研究了MgH₂(110)表面吸附单原子Pd后的氢脱附反应. 计算发现,在吸附一个Pd单原子后,MgH₂(110)表面氢脱附反应的能垒可以从1.802 eV显著地降低到1.154 eV,表明Pd单原子对于氢脱附具有很强的催化效应. 并且,Pd单原子催化还可以将氢脱附的温度从573 K显著地降低到了367 K,从而使MgH₂(110)表面的氢脱附反应更加容易和快速地发生. 此外,通过MgH₂(110)表面氢溢出机制的反向过程来讨论了氢脱附反应的微观过程. 该研究表明Pd/MgH₂薄膜在未来的实验中可作为良好的储氢材料.