放射性核物理和天体物理.pdf

第 1 8卷第 期 2 0 0 1 年 1 2月 原 子 棱 物 理 评 论 N uc l e ar Phys i t s Rev l e w V0 18 No 1 De c 20 01 文 章 编 号 1 0 0 7 4 6 2 7 2 0 0 1 0 4 0 2 0 5 0 9 放 射 性 核 束 物 理 与 核 天 体 物 理 沈 文 庆 詹 文龙 叶沿林 柳 卫平 靳 根 明 周 小红 徐 树 威 竺 礼华 朱 胜 江 刘祖 华 孟 杰 1中 国科 学 院近 代物 理 研究 所 甘 肃 兰州 7 3 0 0 0 0 2中国 原子 能科 学 研究 院 北 京 1 0 2 4 1 3 3北 京大学 技术 物理 系 北京1 0 0 8 7 1 4 中国科 学 院上 海原 子 核 研究 所 上 海 2 0 1 8 0 0 5清华 大 学 物理 系 北京 1 0 0 0 8 4 摘要 基 于 兰 州 重 离 子 加 速 器 国 家 实 验 室 HI RF L 的 中 能放 射 性 桉 柬 线 RI B L L 及 北 京 串列 加 速 墨 国家 实 验 室 HI 1 3 的 低 能放 射 性 核 柬 线 GI RAF F E 开展 放 射 性 核 束 物 理 和 棱 天 体 物 理 研 究 拟 解决 的关键科 学 问题是 远 离 p稳定 线核 的结 构与反 应 超 重新核 素及 近滴 线棱素 的合成和 性 质研 究 极 端 同 位 旋 非 对 称 棱 物质 特 性 和 关 键 的 天 体 核 反 应 研 究 研 究 内睿 分 成 7个 课 题 1 晕核研 究 2 新 核素台 成及 超 重新核 素研 究 3 丰 中子磁结构 和反应 4 丰质 子棱 结构 和反应 5 高 白旋 的 同位 旋 相 关 性 6 关键 天 体 核 反 应 7 系 统 的 理 论 研 究 上 述 研 究 也 将 是 2 0 0 5年 建 成 的国家 大科 学工 程一兰 州 垮却 贮存 环 的主要稃 学 目标 的研 究基础 简速 了近期 的主要工 作进 展 关 键 词 放射性 核束物理 核 天体物理 重元素新 核 素 质子 晕核 晕激发 态 中 围 分 类 号 O5 7 1 2 P 1 4 2 文 献 标 识 码 A 1 引 言 原子核 与粒子 是物 质结构 的最微 观 层次 包 含 了最 丰 富 的内秉 自由度 与 最 多 种 类 的 基本 相 互 作 用 储 存着 宇 宙 间绝 大 部 分 能量 1 0 0年 来 桉 物 理 与粒子物理 一直 是物质 科学 的最 前沿 其 中产 生 了三分之 一 以上 的物理学 诺 贝尔 奖 并对 人类 的生 存 与发展 和 国家 的地位与 安 全发挥 了重 大影响 面 向 2 1世纪 以兴建 若干大 科学工 程为标 志 国际 上 核 物 理 学科 正 在 继 续 蓬 勃 发展 并 面 临 重 大 的 突 破 国际上核物理 的未来 发展集 中在夸 克对核 的效 应 核 物质 的新形 态 放射 性 核束 物理 强子 结构 与 相互作 用 宇 宙形 成 和 天体 演 化 中 的核 过程 等 我 国 的 核 物 理 界 经 过充 分 研 讨 认 为 在 我 国 长 期 积 累 的基 础之上 目前 阶段适 宜集 中在放 射性 核束 和 桉 天体物 理方 面设 立 国家 重点 基础 研 究发 展 项 目 以充分 利用我 国现有的 和正 在兴建 的放 射性 核束装 置在某些性 能方 面在 几年之 内可能的领 先优 势 加强 物 理 研 究 工 作 拟 解决 的关键科学 问题 是 远离 日稳定 线核 结 构与核 反应 超 重新核 素及 近滴 线关 键棱素 的合成 和性质 研究 极端 非对 称核 物质 关键 的天 体核反 应 研 究 内容 主要 是 晕核研 究 新核 素合 成 及超 重新核 素研究 丰 中子 桉结 构和核 反应 丰 质子核 结 构 与核反应 研 究 高 自旋态 的 同位旋相 关 性 关 键 的 天 体 核 反 应 研 究 系 统 的理 论 研 究 预期 目标是 在 2 0 0 4年以前 利用 近代物理研 究所的放射 性束流线 RI B L L 原子 能研究 院的放射 性束流 线 GI RAF FE等关 键设 备 取 得 阶段 性物理 成果 在 国际上形 成重要 影响 同时大力 开展 面 向 重 大 科 学 工 程 HI RF I CS R 的理 论 探 索 与 实 验 探 测 收辅 日期 2 0 0 1 0 9 2 9 修 改 日期2 0 0 1 1 0 5 基盒项 目 国家 重点基 础 研究 发展 规 划项 目 1 2 0 0 0 0 7 7 4 作者 简开 沈文 庆 1 9 4 5 一 男 汉族 上 海人 中国科 学 院院 士 研 究员 从事 植 物理 研究 第 4期 沈文 庄等 放射 性棱 束物 理与棱 天体 物理 的准备 2 O O 4 2 0 1 0年 在上述科学 问题 上 全面开 展攻关 努力 台成 一到 二个 超重新 核素 努 力找 到 新 晕核和 巨晕核 发 现新 的超 形变或 巨超形 变带 以 及 测量几个 关键 的天 体核反应 使我 国在核科 学 的 某些方 面取得 国 际公认 的重大成 就 项 目由国内核物理 界经过反 复酝酿选择重 点 目 标 提出 主要 以 中科 院 近代 物理 研 究所 中 国原子 能科学 研究 院 北京 大 学 中科 院 上海原 子核 研 究 所 清华 大学 的中青年研究 人员为 骨干协 同攻 关 本 文将 描述 该 项 目的科 学背景 各 子课 题 将 开 展 的研究 工作和近期来 该项 目取得 的进 展 2 科 学背 景 核物 理面临 根本性 的挑 战和突破 以壳 模 型和 集 体模型 为代表 的传统 核 物理 其 实验 基础 是 8稳 定线 附 近的几百 个核 素的性质 近 年来 沿 同位旋 自 由度 的研究表 明核素可 以扩 大到 约 8 0 0 0个 远 离 p稳 定线 核 紊表 现 出奇 特 的性质 如 1 9 8 5年 以来 研 究 的以 I i 为代表的 晕核 传统核 结构模 型所依 据 的核 的饱 和性 不 可 压缩 性 幻 数 深 束缚 能级 结 构 束缚 态与 连续 态 的 分离 等都 发 生 了显 著 的 变 化 从 而 提 出 了 根 本 性 变 革 的 要 求 放 射 性 柬 RI B 是具有 反 常 中质 比 有 一定 衰 变寿命 的不 稳 定核 组成 的束流 它 的产生与使 用 为传 统 核物理 的 突破提供 了崭新 的实验 条件和方 法 在 解决基 本 物 理 问题 的 同时 RI B实 验所积 累的模 型 和数 据 在 能 源 国防领 域 的应 用也很 受各 国的关 注 核物 理 近 年 引人 注 目 的另 一 方 面发 展 是 与天 体 物 理 的交 叉 从 宇宙 起 源 天体 演化 到 现今存 在 的 各 种核 素和粒子 的丰度 以及 宇宙 问许多奇 特 的天 体 现象 的解释 都必 须 以核物 理作 为基 本依据 之一 天 体 中提出的 问题 也反过 来促进 了核物理 的发展 放射性束 物理研究 是近十年 来发 展起来 的 核物 理 前 沿 学 科 领 域0 一 主 要 由法 国 GANI L 的 I J l S E 日本 RI KEN 的 RI P S 德 国 G S I的 F RS和 美 国 MS U 的 A1 2 0 0等放 射性束流线 作出 了大 部分 的 重要成 果 由于有 激 动人心 的物 理 目标 引 导 目前 国际上 正在新 建 或 升级 若 干大 型放射 性 核束 装置 如 日本理 化所 RI f a c t o r y 德 国 GS I 的储存 环装置 美 国的 I S L装 置 等 中 国原 子 能院 于 I 9 9 4年 建成 了我国第 一 条 低 能 放 射性 束流 线 GI RAF F E 通 过国际水平的工作开何了我国核天体物理研究的新 领域 兰州 重离 子加 速 器 国家 实验 室于 1 9 9 7年 建 成了具 有 国际先 进水 平和特殊结构 的放射性 束流线 RI B L L 由于立 体角 动量 接 收度和 粒子 分辨 等 指标 比国际上的同类装 置更好 RI B L L在其初期 的 物理 实验中已做 出了一些 国外装 置上难 于进 行 的需 要高 分辨能力的研究 我 国 政 府 目前 已 投 资 2 9 3 5亿 元 在 兰 州 HI R F I 的基础 上兴 建 重 离 子冷 却储 存 环 HI RF L C S R 重大科学工程 该 装 置 占有有 利的能 区 并 且 按计划将 比 日本 的同类装 置早 几年建成 北 京同位 素开发 和核结构研 究装 置也有望 开始 建造 它 可 以 提供 与兰 州装置互 补 的实验条 件 提供 高 品质 的放 射 性核 束 依据 已有的和 即将 建立 的束 流条 件 本 项 目前期基于我 国现有 的设 备在放射 性柬 物理 研究 中做 出重 要成 果 后 期 在新 建 的 C S R 上 实现 重 大 的 突 破 利用放射性核 束可 以深入研究 远离 p稳定线 核 结 构 和 核 反 应 远 离 口稳 定 线 板 的 特 征 是 表 面 弥 散 价核子 的束缚 能低 中子与质 子 的数 目和密度 分布 明显 区别 等 利 用这些 特征研究 弱束缚 板子 之 间 以及 与 连 续 态 之 间 的 耦 台 近滴 线 核 的 特 殊 能 谱 一质子 分布 弥散 条 件 下 的位 垒穿 透 与库仑 激 发 丰 中子环境 中的质 子集 体运动 表面梯度 减小 情况 下 的 自旋轨 道耦合 势 特 殊核 环境下 的亚 核子 自由 度 核物态 方程 的密度 相 关性 和 同位旋 相 关 性 等 都 是 涉及传 统 核物 理变 革 的基 本 问题 过 去两 年 近 代物理所 北 京大学 上 海原 子核所 的研 究小 组 利用 兰州 RI B L L开 展 了初 步 的工 作 在碎 裂反 应 和总截 面测量 中取 得一 批数 据 同时 也开 始 了滴 线核素合成 和 中子物质 的探索研 究 原子能科学 院 也 对核 激发 态 的中子晕 结构作 了有 意义的探 索 今 后 随着实验装 置的改 进 和新 建 实验范 围将会 大大 扩 展 同样 值 得 关 注 的 是 近 滴 线 核 的高 自旋 态 研 究 即 同 位 旋 和 自旋 双 极 端 条 件 下 的 核 结 构 问 题 中国原 子 能科 学研 究 院 近 代物理 所 吉 林 大学 清华 大学 上 海核子 所 等的研究 小组 有长期 的高 自旋 态实 验的积 累 将 其扩 展到极端 同位旋 领 域 将 产生更 加丰 富新颖 的核结构 信息 另外 在理 论 方 面 我 国学 者 已有不 少 独到 的贡献 如建 立 了 RCHB理论并预 言 了远离 稳定线 的丰 中子核存 在 巨 晕 态 在 国际上引 起 广泛 关 注 为 各国 的放 射 性束 装置 的升级换 代提供 了重要依据 原 子 核 物 理评 沦 放射性核 束在 超重元素 和近滴线 新 棱素 的合 成 中有 决 定 性 的 作 用 近 几 年 新 核 素 合 成 和远 离 核 性 质研 究 世 界 上 取 得 了 很 大 的进 展 叉 合 成 了 批 新 元 素 和 新 核 素 其 中 包 括 合 成 鉴 别 了 人 们 期 待 已 久 的 双 幻 核 S n Ni 和 N 特 别 是 持 续 了几 十 年 寻 找 超 重 岛 的工 作 最 近 取 得 突 破 性 进 展 台 成 鉴 别 了 l 4号元 素 还报道 了 1 1 6号 新校素及其 衰 变 链 国 外 最 活 跃 的 实 验 室 有 德 国 的 GS I 美 国 的 们 克 利 法 国的 GANI L 和 日本 的 RI KE N 等 近 几 年 来 我 国新 核 素 研 究 取 得 很 大 进 展 其 中 原 子 能 院 合 成 鉴 另 f j 了 Ru 上 海 原 子 核 所 合 成 鉴 别 了 H 近 物 所 已先 后 合 成 了近 2 0种 新 棱 素 不但 发 展 了 新 核 素 的鉴 别 方 法 还 从 单 纯 合 成 鉴 别 新 棱 素 发 展 到 可研 究 新 核 素衰 变 纲 图 的 新 水 平 同 时 在 Yb E r F r Ce等核 的衰 变纲 图研究 和 Xe c s B i 等核 的高 自旋 能 级 结构 研 究 上也都做 出了很 好 的工作 在奇 异衰变 方式研 究 上也 取得 了 重要 成果 目前 国 内外 的发 展趋势 是 利用放 射性核束合成 近滴 线新核 素和 探索合成超 重 元 素 的途 径 新 的核物质 形态 可能 引 出能 源和 天体演化 的新 课题 因而一直 受 到广 泛关 注 晕棱 的出现 提 供 了实验 室研究极端 不对称核 物质 的 可能这将成 为 放 射性核束物理 的一个重要方 面 核 天体物 理是微 观物理与 宏 观物理 的交叉 不 断 有 重 要 的 发 现 和 突 破 在 国 际 上 已 形 成 新 的 研 究 前沿和热 点 在北京 的 HI 一 1 3串列加速 器 和兰州 的 重 离 子 加 速 器 上 建 造 的 低 能 和 中 能 放 射 性 核 束 流 线 也 开展 了核 天体物 理实 验工 作 并 取得 了 一 些 有价 值的物理成果 如测 量 了若 千对 探讨 爆发性 天 体 事 件 中的核 合成 有 重 要意 义 的 热 梭 反应 的截 面 完成 了 H B e B n角分 布 的测量并 导 出丁 p 7 B反应 的天体 物 理 因 子 用独立 的方法 正 实 了太 阳高能 中微 子丢 失现象 等 口前 国际上 已 有 的天体 核反应研究 还只集 中在 稳定 线附近 和u 质子 一 侧 的轻核 区 与天体 物理 r 过 程 密切相关 的 丰 中 子核 素 远 离 稳定 线 的 中重 丰 质 子 枝 素 的 反 应 和 衰 变 研 究 才 刚 刚 起 步 3项 目子课 题 简 介 本 项 目设 7个 课 题 均 围绕 极 端 同 位 旋 条 件 奇 异核结构 和核 反应研究的总 体 目标 开艉工作 第 1 8卷 3 1 晕 核 研 究 寻找 巨 中子 晕 态 研 究 中子 晕 和 质 子 晕 的 形 成 条 件和 性质 发 展 R CHB和 RMF 预 言 可能 存在 的 巨 中子晕 态 中子晕 质 子晕 的 可能 核素 开展 实验 上 寻找 中子晕 和质子晕核 探 索实验 上寻 找 巨 中子晕 态 的新方 法 合 成新的 中子 晕或质 子晕 核或 滴线 核 并 对它 们形 成 的条件 和性质 开展研 究 并 在实验上 对 寻找 巨 中子晕 态深入探 索 本课 题要 充 分 利崩 兰州 国家 重离子 加速 器 RI B L L 放射性 束 线 开展实验 并发展利用 RI B LL双对称结构特 色 并 运行于放 射性 束线加高 分辨磁谱仪模式 开展实 验的 疗 法 3 2 新 核素合成 及超 重新核素研究 在重 丰 中子 区 稀土质 子滴 线 区及 轻质 量质 子 滴 线 区 和 超 铀 缺 中 子 区 开 展 进 一 步 实 验 的 基 础 上 在 此核 区继续合 成一批新 核索 并把研 究 工作提高 到 系 统 性 理 论 研 究 水 平 并 力 争实 现 8延 发 裂 变 和 超 重 新核素 合成及鉴别 利用 RI B L L放 射性 束流装 置 独特 的 高传输 效 率 台成 中重 核 区的滴线核 并进一 步研 究在 这种 对称 条件 下形 成核 的极 限 如 Na 研 究滴线 核 的奇异 衰变性质 如 T C r F e 驰 Ni 等核 的可 能 的取质 子衰变 从 而丰富现 有 的核 结构理 论 探 索 新 的幻 数 采 用 尽 可 能 与 超 重 核 的 中 质 比 相 似 的 反 应 系 统 将 通 过 冷 熔 合 反 应 或 凝 聚 反 应 进 行 合 成 并 充 分利用 R I 3 1 L和 C S Re的高精度 高灵敏度 和大接 收度的谱仪 特性对超 重元 素直接鉴别 3 3丰 中子 核 结 构 和 核 反 应 研 究 丰 中子 核 区域具 有 丰富的核结构 变化 可 以开 展 系统 研究 中子 晕和 巨晕的 出现 为人们 提供 了 研究 纯 中子物 质的极好样 本 采 用丰 中子 核是合 成 超 重核 的 自然选择 丰 中子核的研究 有利 于寻找 合 成 超重 桩 的最 佳途 径 主要研 究 目标是 1 研 制 太立 体角 高能 量 通过 飞行 时间 分辨 率 的新 型 中 子 探 洲 装 置 2 通 过 极 端 丰 中子 核 的 转 移 和 破 碎 反 应 等 研 究 中子 物 质 内部 特 殊 的 耦 合 关 系 和 核 作 用 力 在 介质 中 的 变 化 研 究 中 子 晕 中子 皮 的 具 体 结 构 和稳定性 规 律 通过 巨共振 实验 等 研 究 中子 晕 的集 体 效应 即对振 动 转 动等 的贡献 3 通 第 期 沈 文 废等 放 射 性棱 束物 理 与棱 天体街 理 过 发 展 n 符 合 测 量 方 法 等 细 致 研 究 丰 中 子 棱 的能级结构 和衰变 特性 积 累核 结构 随 同位旋 链变 化 的系统 知识 建立 相 关 的物理模 型 4 在后期 C S R 建 成 后 开 展 高 能 量 丰 中 子 核 的 碰 撞 实 验 增 加 高能 7等的测量 研究 同位旋 对核 物质相 变 的影 响 研究 垒下 介子产生 探索可能 的夸克效 应等 3 4丰 质 子 核 结 构 与 核 反 应 研 究 丰质 子核结构 与核反应对 于理解极 端条 件下 的 原 子核 结构 非 常重要 丰质 子原 子核 中有 强 烈 的库 仑 相 互 作 用 在 结 构 和 反 应过 程 中都 会表 现 出特 性 研究这 些 现象及 其产生 机 制 对 于检 验和 发展 原 子 核 的理 论 有 着 重 要 的 理 论 和 实 际 意 义 将 利 用 兰 州 重 离 子 加 速 器 国 家 实 验 室 的 Rl B L L放 射性 柬 线和 4 带 电粒 子 谱 仪 开展 实验 研 究 丰质 子棱性 质 质 子晕核产 生 的可 能性 椽反应 的 同位 旋相关性 研究核物 质状 态方程 液一 气相变 和 介质 中核子一 核 子相 互作 用 截 面及 其 和 同位 旋 的 相关 性 特 别强 调丰质 子条件 下 的特 点 研 究从 实 验 数 据 提取 核物 质 态方程 和介 质 中核 子 核 子相 互 作用 截 面的更有 效 的方法 努 力得 到更 准确 的对称 能 系数 可 用 于天体物理 在 实验上 通过 放射性 束 流 引起 的转移 交 换 和碎裂反应 研究丰质子 这一弱束 缚体 系中的结构 和 关 联 效 应 研 究 极 端 丰 质 子 核 的 结 构 电磁 跃 迁 和 各种 衰 变几 率 建立 丰质 子核 的 能 级纲 图 p衰 变 的分 支 比 研 究 巨共振 态 的能 级 特性 和 衰 变规 律 检 验现有 的核理论 研 究 库仑位 垒弥散 条件 下 的粒 子 发 射 裂 变 和 融 合 研 究 核 子 一 核 子 核 子 一 奇 异 核 的相互 作用 反 应 截面 的电荷 依赖 关 系 研 究 价 核 子密度分 布和 电荷交换项 渡 函数 研 究激发 函数 随 同 位 旋 的变 化 3 5高自旋 态的同位旋 相关性 在 原子核 高 自旋 态研究 方 面 着重 向远离 p稳 定 线的核方 向扩展 扩 展 国内唯一 的高 纯锗 y探测 阵列 一由 目前 l O个 B GO 反康高纯 锗探测器 扩充 成 为 由 1 5个 B GO 反 康 高纯 锗 探 测 器 组 成 的 4 a 7 球 与 相 应 的 4 中子 球 与 4 带 电 粒 子 球 相 配 合 使 得我们 的探测水 平大为提 高 能够取 得极 高 自旋 态下 的高精 度 的实验数 据 同时 随 着放 射 性束 的 柬流 种类 强 度的提高 使 研究 的核 向 近质子滴 线 与非 常 丰 中子 的 方 向扩 展 本 项 目将 选 择 重 点 核 区 对 三 轴 超形 变 八级 形 变 高 自旋 闯 入带 新 的壳层 高 自旋 同质异 能态等进行 研究 1 在 A一 1 7 0缺 中子 核 区 对 三 轴超 形变 核 的特性进行深 入 的研 究 2 在 近满壳 即 Z j 0 8 2区 域 寻 找 磁 转 动 带 并 对磁 转 动 带 的 形 成 机 制 作理 论 分析 发 展倾 斜推 转壳模 型 3 在 H l 3 0与 1 5 0区 对 双奇 核 的高 自旋态特 性 如 旋 称反转 三轴 与扁椭形 变 集体 回弯机制 n P相互 作用特性等进 行 研究 4 随 着 4 a 7球与 放 射性束 装置 的完善 高 自旋态 的研究 向质子滴线 与 丰 中子 侧 的高 同位旋方 向扩展 将进 行八极形 变与八 极超 形 变 的 研 究 除 了 z一 5 6 N 一 8 8核 区 外 将 对 N z一3 4的 区域 进行八 极形 变 的研究 以检验 现有 的理论 预 言 并 寻找新 的球 形与形 变壳层 检 验现 有 模 型 理 论 是 否 适 用 5 与 此 同 时 对 丰 中 子 与 缺 中子核 区 的高 自旋 同质异能 态进行研 究 以寻找 新 的组态混 合 3 6关 键 的 天 体 核 反 应 研 究 用放射性 束研究原初 核合成和平稳 核燃烧 过程 中 的 系列重 要核 反 应 研究 星体 中重元 素 形成 r p过 程 CN0 循 环 等 理 论 研 究 r 一 过 程 中 不 稳 定 核的 中子俘 获 反应 丰 中子核素 的性质 目前实 验 无 法涉足 的天体 物 理反应 等 作为 中长期 目标 系 统地 将 实验 和理 论 结果用 于天体 物理 的 网络 计算 对太 阳系和宇 宙环境 的元素 丰度进行 预言 并通 过 与天 文观测 结果 的 比较 为天体演化 提供更 准确 的 图像 3 7系 统 的理 论 研 究 具体 目标 与内容 与上述课题一 致 同时要 开 展 系统 的理 论 工作 建 立 核 心 的 理 论 框 架 发 展 RC HB 和 RMF理 论 发 展包 含 同位旋 自由度的输运 理论 发展原子 核壳模 型 投 影壳模 型和同位 旋相互 作 用 玻 色子模 型 的理 论 利用 它们研究 奇异 核 结构 同 位 旋标量 矢 量对力 相 互作 用对核结 构 的影 响 中 子一 质子 发 射 的机 制 及 其对 核 结构 的影 响 利用 投 影 壳模 型研 究滴线 附近核 的 p衰变 矩阵元 计 算对 于 天体 演化 太 阳中微 子问题等天 体物理 至关重 要 的核矩 阵元 利用几 何模 型与代数模 型对新 的高 自 旋 实验 现象 进行研 究 着重对 长椭超 形变 三轴超 原 子 核 物 理 评 论 第 1 8卷 形 变 八 极 形 变 与八 极 超 形 变 的 形成 机制 及 对 称 性 集体 回弯与跨 壳激 发等进 行研究 并 发 展倾 斜 推转壳模 型 投 影壳模 型等高 自旋态模 型理论 4项 目研 究 工 作 近 期 进展 项 目研究工 作 已获得 一些初 步成 果 在 国内外 杂 志上 发表 了一 批 文章 下 面简单介 绍 四个 研究 工 作 的近期 进展 0 4 1 1 0 5新核素 2 S g Db的合成和鉴别 的初步 结果 中国科学 院 近代物 理研究 所甘再 国等人 利用 兰 州 重离 子加速 器提供 的 Ne束 流轰 击 Am 靶 产 生 了 1 0 5号 元素 的新核素 Db 反应 产物借 助 He j e t 靶室 短毛 细管转输并 收集在转 动轮 的边 缘 然 后按 照预设 的角度 周期性 的将 活性产物分 0 转动 到 三 组 共 包 括 l 2个 S i Au 面 垒 探 测 器 的 面 前 进 行 n 衰变 测 量 当探 测器 面对 收 集轮 上 的活 性 源 时 b 喜 喜 I l 2 3oo N 图 1 l 2 0 Me V Ne Am 反应 中测到 的 1 0 5号元 素 的 同位 素 Db的 衰变 能谱 a 探 测器 面 对产 物样 品 b 产物 样 品移击 后 9 4 7M e V f T t o n o 1 6 s 1 0 0 4 0 8 1 2 L r l Eo 8 3 6Me V l TI 2 1 8 B 口 图 2 Db及 其 子体 I r的 半衰 期测 量 曲线 及 部分 重 元 素的 Q 随 棱 内 中子数 质 子敷 变化 的 曲线 0 5 0 5 目 l 0 第 4期 沈文 庆等 放射 性棱 束物 理与 棱天 体 物理 能够测 到产 物 母核 及其 子核 的 活性 当活性 源 穆 走后该 探测器 只可测得 反 冲到表 面的子 核 的 a恬 性 实验 测得 Db的能量 为 9 4 7 Me V 及其 已知 的 子 核 L r的 d峰 8 3 6 8 4 0 Me V 圉 1 t测 得 半 衰 期 分别 为 O 4 7及 2 1 3 s 后者 与已知数 据 能较 好 符 台 在 本 实验 中也 测得 了 Db及其 子 核 L r 的 衰变 其能 量和半 衰 期也 与 已知数据 符 台 此 外 当探 测 器 不 面 对 源 时 也 得 到 了 Db和 Db的 子 核 L r和 I r的 a谱 根据 这种 衰 变 的母子体 关 系 给 予了 Db确定 无 疑的鉴别 另外 由 Db 的 9 4 7 Me V 的 a能 量 导 出 其 Q 9 7 0 Me V 将 其 放 在 Q 一 的描 绘 中 补 充 了 该 描绘 的 系统 性 并 验证了 N 1 5 2形变壳 的存 在 图 2 Ar p d皿 b吐 m 6 9 Me V u 4 2 缺 中 子 轻 桉 素 反 应 总截 面 测 和 质 子 晕 棱 P Al 中国科 学 院上海 原子核研 究所方 德清 和蔡翔 舟 等人 和 中 国科 学 院 近代 物 理所 台 作 在 RI BL L 上 测量 了 中能 Ar和 Ar 在 B e靶 上产 生 的同位 素 分 布 实 验布 局见 图 3 发 现 产生 放 射性 束 的碎 裂 反应 存 在 同 位 旋 效 应 而 当反 应 变 得 剧 烈 时 以 z Z Z 量度 同位 旋效应逐 步 减小 t到 z 一 z z 达 到 O 5左右时 同位旋 效 消失 图 4 实 验结 果可以和该 组发展 的扩展统计擦 散模 型很好 拟 台 实验结 果和理论 计算对 于更好地 产生放 射性束 有 参 考 意 义 图 3 HI RF L 上 的放射 性 束 线 RI B L Lj 及 测量 碎 裂 反应 同 位素 分布 和 棱 反应 总截 面 的实 验布 局 m 一Z 围 4 Ar Ar 束 轰 击 靶得 到 的碎 裂反 应 同 位素 分 布 原 子 序 数 为 z的 产 物 的 峰位 和 反 应 剧 烈 程 度 z 一z z 删的关 系 曲线 和0是 扩展 统计 碎 模 型 的计算 结果 用 中能 Ar束轰击 B e靶 产生 了一 系列 的 3 O的奇 异核 特 别是许 多缺 中于核 素 以此作 为次 极 束轰击碳 靶 在 实验 中测量 了它们 的核反 应 总截 面 得 到 中 能 I 2 C N 一 o F 一 Ne t 一 Na 一 M gt 一 A1 S i P 和 S与 碳 靶 的 核 反 应 总 截 面 实 验 结 果 和 Gl a u b e r模 型和 B UV计算 表 明 A1 中予 数 N 1 2的 P中能 核 反应总截 面 得到 了很大增 强 图 5 它们可 能 是 质子晕核 圉 6 而 F基态 中能反应 总截面稍有 增 强 可 能是 质 子皮 核 而 P和 s虽 然 RMF等理 论 计 算表 明可能是 质子晕 核 但在 实验 中并未发 现它 们 的 中 能 核 反 应 总 截 面 的增 强 显 然对 于 A 一 一 l 0 2 4 6 B 1 0 0 2 6 B 1 0 1 2 r h 圈 q 基 志 和三 越 发 急实 验 和理论 计 算 的密 度分 布 是 宴验 的最 后一 个 中子 密度 分 布 3 4 5丹别 是理 ei l 的 质子 中子 棱物 质 最后 一 个中 子的 密度分 布 离子 加 速 器 国 家 实 验 室 的 批 准 叭 1年 5月 t 本 理 化 所 近 代物理所 上海 原 子核 研 究 所合 作小 组 已 参考文献 I Nu c l e a r S c ie n c e A l o n g r a n g p l a n l H D NS F L 1 9 9 6 2 Nu c l e a r P h y s i c s 1 n Eu r o p e Hi g h l i g h t o p p o T t t i t l R 在兰州完成第 一轮关 于把桉反虚 孽截面测量 精度 提 商到 1 的合作 实验实 验数 据正在分析 之 中 l I ECC Re p or t 1 9 7 J I r v l f I e s e a r c h I p p o r t u n i t ie s wi t h R a d i o a c l v e N L c 2 k a mL Mj S L S t e e r i n g C o mmi t t e e US A 1 9 9 5 5 l 2 5 l 圹 旷 I I j 原 子 核 物 理 评 论 第 1 8卷 4 C r o n i n J W G a mma r a y A t r o n o my b y t h e Ai r Sh o we r Te c h n i q u e P e r l o r r a u c e a n d p e r s p e c t i v e J I L Nu o v o 1 9 9 6 L O C 6 84 7 8 6 3 0 2 Ga n ZG Qi nZ F a nH M a l ANe w A L p h a p a r t i c le e mi t t i n g I s o t o p e D u D E u r o P h y s 2 0 0 l AI O 2 t 2 5 6 F a n g D e q i n g S h e n We n q i n g F e n g J u n e L Pr o d u c t io n o f Light Nucle i f r om Ar a n d A r Fr a gme n t a T i on a t a b ou t 6 0 Me V n u c iso n J Ch i n P h y s L e t t 2 0 0 l i n p r e s s 7 Ca i Xi a n g z h o u S h e n We n q i n g F e n g l u n e t a 1 T o t a l Re a e t i o n Cr o s s c t n M e a s u r e me at s I nt e e c i a t e E咻 盯kf t h e P r o t o n Ha l o C a n d i d a t e Al a n d I t s NMg h h o u m J 工 Ch i n Phy s L e t t 2 0 01 1 8 9 l 1 89 I 1 91 8 柳卫平 等 u 敬投鼓射性棱束的产生 z 内部通讯 9 1 L i u Z u h u a L i n Ch e n g j n L i Z h kh e n g a N e u t r o n Ha L o S t a t e o f c E j C h in e s e S c i e n c e B u L l e t i n 2 0 0 1 4 6 1 4 3 Ra di o a c t i ve I o n Be am Phys i c s a nd Nuc l e a r As t r o phy s i c s S HEN W e n q i n g t ZHAN W e n l on g YE Ya n l i n LI U W e i p i n g J I N Ge n rui n g ZHOU Xi a o h o n g XU Sh u we i Z HU Li h u a Z HU S h e n g j i a n g LI U Zu hu a MENG J i e 1 I n s t i t u t e o f Mo d e r n P s i c s t h e Ch i n e s e Ac a de my o fSc i e n c e s La n z h o u 7 3 0 0 0 0 Ch i n a 2 Chi n a I n s t i t u t e At o mi c En e r g y Be i j i n g 1 0 2 4 1 3 Ch i n a 3 De p a r t me n t o f Te c h n i c a l Ph y s i c s t Pe k i n g Un i v e r s i t y BP n g 1 0 0 8 7 1 C hi n a 4 Sh a n gh a i I n s t i t u t e o f Nu c l e r Re s e ar c h t h e C hi n e s e Ac a d e my of Sc i e l c e s 2 0 1 8 0 0 Ch i n a 5 De p a r t me n t o f h y s i c s Ts i n g hu a Un i v e r s i t y Be i j i n g 1 0 0 8 7 1 C h i n a Ab s t r a c t B a s e d o n t h e i n t e r me d i a t e e n e r g y r a d i o a c t i v e I n B e a m L i n e m La n z h 0 u RI B L L o f He a v y I o n Re s e a r c h Fa c i l i t y i n La n z h o u HI RF L a n d I ow En e r g y Ra d i o a c t i v e I o n Be a m Li n e GI RAFFE o f B e i j i n g Na t i o n a l Ta n d e m Ac c e l e r a t o r L a b HI 一 1 3 t h e r a d i o a c t i v e i o n b e a m p h y s i c s a n d n u c l e a r a s t r o p h y s i c s wi l l b e r e s e a r c h e d i n d e t a i l Th e k e y s c i e n t i f i c p r o b l e ms whi c h wi l l b e r e s e a r c h e d a s h i g h p r i o r i t y a r e t h e n u c l