穆斯堡尔效应原理及其应用

 穆斯堡尔效应原理目前已知的约2000种核素中,绝大部分是不稳定的,它们会自发地放出某种粒子而转变为另一种核素。这就是原子核的放射衰变。穆斯堡尔效应研究的是放射性原子核衰变过程中释放出的γ射线。处于激发态的原子核是不稳定的,它要自发地放出能量、跃迁到能量较低的能态,并最后到达基态,而核的成分不变。这种现象就是原子核的γ跃迁或γ衰变。γ射线不带电,它是比伦琴射线波长更短的电磁波,具有很强的穿透能力。它包括三种形式,即放出γ射线的γ辐射、发射轨道电子的内转换和发射一对正负电子的电子对内转换。     

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…     

在地球物质中寻找超重元素

一、超重元素存在的理论预言 到目前为止,已经发现的元素有 107种,核素有1900多种.如果我们以原子核内的中子数N为横坐标。质子数Z为纵坐标,把所有稳定的与放射性的核素标在核素图上,便可以看出,自然界中已知的稳定原子核聚集在中子数接近质子数成一定比例的范围之内,称为稳定带、稳定半岛(见图1).那些中子数或质子数远离稳定带的原子核会发生β衰变(放出正或负电子与中微子)和α衰变;近年来又发现有质子发射;或者俘获电子等转变达到稳定带. 原子序数超过84的重元素都是不稳定的.它们自发地进行α衰变、β衰变或自发裂变等.一般地讲.愈重的…     

新科学与新技术

中微子存在的直接证明从激发态原子核放射出来的α粒子和γ射线均具有严格的固定能量。但在β蜕变时,放射出来的电子则具有各种可能的能量,从零一直到标帜所予原子核的某个最大值为止。为了使这一事实与能量守恒定律以及原子核具有不连续的固定能阶相谐和,德国物理学家鲍里于1933年假定,在β蜕变时除了电子以外,同时还有另一种不带电的粒子从原子核中放射出来,它带走了一部分能量。这种粒子便称之为中微子。许多实验表明,别种核过程(K俘获,介子的蜕变)中,也一定有中微子参加。     

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 ,…     

放射性衰变规律的理论和实际应用

自天然放射性被发现以来，人们通过实验总结出了放射性衰变的规律，这个规律不仅对α衰变和β衰变的原子核适用，此外，对于处于激发态的核向基态或低激发能态的γ跃迁也适用，放射性衰变规律是一个普适的基本规律，和牛顿第二定律一样，是实验规律。     

β衰变对物理学基本规律的两次冲击

 β衰变是一种放射性衰变过程,在此过程中原子核放出一个正（或负）电子,或者吸收一个在轨道上的电子而衰变成另一种原子核。β衰变的研究对原子核物理和粒子物理的发展作出了巨大的贡献。特别应该指出的是,它曾经两次冲击物理学的基本规律:一次是在查德威克发现β射线能量的连续分布以后,尼尔斯·玻尔怀疑在β衰变中能量是否仍然守恒,后来泡利提出中微子假说成功地解释了β连续谱,“挽救”了能量守恒定律;另一次是在1956年,为了解释“θ-t”之谜,李政道和杨振宁提出了在弱作用中宇称不守恒的假说,后来吴健雄等人通过极化⁶⁰Coβ衰变实验证实了李、杨的预言。     

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…     

原子核Gamow-Teller共振和β衰变寿命的超越平均场描述

原子核的β衰变是决定宇宙中从铁到铀重元素合成的关键核过程之一。原子核β衰变的主导核跃迁是Gamow-Teller(GT)跃迁,因此,研究原子核β衰变寿命的关键是准确描述原子核的GT跃迁。描述原子核GT跃迁和β衰变寿命最常用的理论模型之一为无规相位近似(RPA)模型。然而,由于该模型仅考虑了一粒子一空穴激发组态,因此无法给出GT共振宽度,并容易高估β衰变寿命。为了克服上述困难,基于Skyrme密度泛函,发展了包含粒子振动耦合效应的无规相位近似(RPA+PVC)模型。相比于RPA模型,该模型在组态空间进一步考虑了一粒子一空穴和声子的耦合组态,从而包含了超越平均场的多体关联效应。为了推广至开壳原子核的研究,进一步考虑了对关联效应,发展了包含准粒子振动耦合效应的准粒子无规相位近似(QRPA+QPVC)模型。基于上述模型,研究了幻数原子核和超流原子核的GT跃迁、β衰变和β+/电子俘获。研究发现,采用同一组Skyrme相互作用参数SkM*,上述模型能够重现实验测量的GT共振宽度和跃迁强度分布,部分解释实验观测的GT跃迁强度压低问题,并同时改进对β衰变寿命的描述。该文针对上述最新研究进展进行了综述,并对将来的发展方向给出展望。     

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。     

232U 的重离子放射性——自发放射24Ne 的发现

长期以来,人们熟知的放射性是指不稳定的原子核自发地放射出α、β和γ等轻粒子的现象。在不稳定的原子核中,是否还存在自发地放射比α粒子更重的重离子放射性呢?有人对此曾经作过预言。     

原子核的裂变

1938年左右,哈恩(Hahn)和斯特拉斯曼(Strassman)等首先发現了鈾核俘获中子后,产生了比原来鈾輕很多的、放射性很強的元素。后来經过仔細的分析才知道原来是鈾吸收中子后,分裂成了两个差不多大小的原子核。在这过程中还释放出大量的能量,并伴随着放出中子、γ射綫和β射綫等。此后这一現象就得到了很大的重视,并利用过程的鏈鎖性,制成了反应堆,利用核裂变过程中所释放的能量为人类服务。     

一种新的天然放射性

罗马尼亚布加勒斯特物理和核工程研究所的D.B.Ion等人在1986年第171卷第2期Annals　of Physics上发表了一篇题为“一种新的天然放射性:π介子的自发发射”的文章.文章说: “近几年来,有关基态核的质子放射性,β延迟的双质子衰变,β延迟的氚衰变、碳-14放射性和氖放射性的报道已经相当多了.然而,这些放射性实际上属于两种类型:(1)基本粒子的自发发射,如r射线、电子、正电子、质子和中子.(2)自发发射核子集团,如α射线,C,Ne,β延迟的双质子衰变,β延迟的双中子衰变,通常也包括从对称的自发裂变到极不对称的自发变裂”. “核的。介子放射性,…     

充气反冲核谱仪焦平面探测阵列的GEANT4模拟

充气反冲核谱仪(SHANS)是目前国内合成缺中子锕系新核素、研究重核素α衰变性质的重要实验装置。为进一步提高焦平面探测阵列对重核素α衰变粒子和射线的探测效率,计划对现有探测装置进行升级。本文的主要工作是采用基于蒙特卡罗方法的GEANT4软件对现有的谱仪探测器阵列进行模拟,并与实验测量数据进行比较,以验证程序的准确性。结果表明,新探测系统对α衰变粒子的探测效率可达到88%左右,对能量在1 MeV的$\gamma$射线全能峰的探测效率约为7%。     

中能原子核反应

一、引言研究原子核反应的目的主要是为核能(包括裂变能及聚变能)的利用提供数据,如反应热、反应全截面及部分截面等等。在学科研究方面,可以通过核反应来研究核结构及核反应机制。通过测量核自旋、磁矩及电四极矩等,可以了解核的某些静态特征;研究核衰变就能了解核能极的性质。但是原子核反应的方法比核衰变的方法有许多优越的地方。在核反应中,使用能量较高的核弹来轰击靶核可以研究高激发态的核能极性质。例如,通过La~(141)的β衰变并测量相应的退激γ射线,可以定出Cc~(141)核的一个1.35MeV的激发态;而通过Ce~(141)的(d,p)反应却可以定出Ce~(141)的七个激发态的位置及相     

联系无限大与无限小的一门学科──宇宙线物理学

宇宙线是在天体物理过程中产生的各种不同能量的微观粒子流.它们中间包括地球上已有的各种元素的原子核,其中氢核(质子)约占百分之九十,氦核(α粒子)占百分之九,其他原子核共占百分之一,γ射线、原初电子又占上述各种原子核的百分之一.宇宙线粒子的最高能量已达1020电子伏以上;这就是说,在一个直径不到微微米的粒子上集中了10个焦耳以上的能量.这比世界上现有加速器的能量高出几亿倍.但宇宙线的流强很弱,并且流强近似地随能量平方反比下降.在大气层顶部,每平方米面积上每小时大约飞来一个具有1014电子伏的粒子.由于空间磁场强度约为10-5高斯…     

复杂粒子出射几率中聚合几率γ_β的能量依赖

复杂粒子出射几率中聚合几率γ_β是一个复杂的函数.我们假设γ_β=γ_β(A,E)[ε_β/MeV]~x研究与能量的依赖关系.X=0.425对18个反应的微分能谱(dσ/dε)都有最佳拟合.由此提取γ_β(A,E),对同一复合系统的γ_β(A,E)值很接近,随着复合系统质量数A的增加,γ_β(A,E)也增加,特别是对于α衰变核~(210)Po,γ_β(A,E)明显地大于其它复合系统.     

中国散裂中子源

正中子是组成原子核的粒子之一,和质子一起组成氢之外其他元素的原子核。1932年,查德威克(J.Chadwick)用α粒子轰击铍,发现从铍放出的射线是一种质量跟质子差不多的不带电的粒子,命名为中子。1935年查德威克因发现中子的重大贡献,获得诺贝尔物理学奖。1936年米切尔(P.Mitchell)和鲍尔斯(P.Powers)采用镭、铍不稳定热中子源在实验上定性地证明了中子的衍射特性。1944年费米(E.Fermi)和津恩     

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 .     

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…