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.     

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.     

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.     

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＋．     

电子和X射线激发原子核

本文研究了关於电子激发原子核的理论。对当原子核由於各多极核矩和电子的电磁相互作用而引起的激发截面进行了一些估计,并且导出表示电子和X射线对原子核激发现象相互关系的公式。这公式仅是原子核能级跃迁中的能量、角动量、和宇称的函数,而不因其他原子核性质而变。把理论的结果和激发In¹¹⁵的试验测量作了一些比较。不过因为缺乏充分的实验测量数据,没能从这比较上得到肯定的结论。於是建议了一些可能进行的研究原子核能级的试验方法。     

90Mo电磁跃迁几率的测量

利用束流能量为116MeV的⁵⁹Co(³⁵Cl,2p2n)⁹⁰Mo反应布居⁹⁰Mo的高自旋态.用10台反康普顿HPGe探测器组成的探测阵列进行γγ符合测量.通过多普勒展宽峰的形状分析测定⁹⁰Mo高自旋态的寿命.在正宇称衰变系观察到增强的M1跃迁,推断I=13以上是扁椭形变.负宇称高自旋态具有大的B(E2)值,并随自旋增大而起伏变化.正、负宇称态之间的跃迁显示增大的E1跃迁,似有八极关联的可能.但是,⁹⁰Mo并不处在理论预言的存在八极形变的核区内.     

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E_d=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.     

90Nb和91Nb的高自旋态结构

用能量为80MeV的¹⁹F束通过反应⁷⁶Ge(¹⁹F,xn)布居了⁹⁰Nb和⁹¹Nb的高自旋态. 通过在束测量分析⁹⁰Nb和⁹¹Nb退激射线的符合级联关系, 发现了新的属于⁹⁰Nb和⁹¹Nb$的跃迁, 建立了⁹⁰Nb和⁹¹Nb$的高自旋态能级纲图. 通过经验壳模型计算指定了部分能级的组态, 并结合实验DCO比值和与相邻核素的系统比较, 确认了新能级的自旋和宇称.     

奇奇核90Nb的高自旋态研究

用能量为80MeV的19F束通过反应76Ge(19F,5n)90Nb布居了90Nb的高自旋态.通过在束γ测量分析90Nb退激γ射线的符合级联关系,发现了19条新的属于90Nb的γ跃迁,建立了90Nb的高自旋态能级纲图.通过经验壳模型计算指定了部分能级的组态,并结合实验DCO比值和与相邻N=49核素的系统比较,确认了新能级的自旋和宇称. The high spin states of~(90)Nb have been populated via reaction~(76)Ge(~(19)F, 5n)~(90)Nb at beam energy of 80 MeV. The de-exciting γ-rays have been measured with in-beam γ-ray spectroscopy method. After γ-γ coincidence analysis, 19 new γ transitions were identified and assigned to~(90)Nb. The new level scheme of~(90)Nb was established. Based on the semi-empirical shell model calculations, the configurations of the levels have been suggested. In addition, the spins and parities of the new levels ...     

~(70)As(β~++EC)衰变到~(70)Ge的低自旋激发态（英文）

通过~(70)As的放射性衰变研究了~(70)Ge的激发态,新发现能量为1 036.99,1 196.66,1 539.29和2 531.7 keV的四条新γ射线,重新确认了2 219.34 keVγ射线的跃迁位置,新确认496.74,1 295.24和1 417.24 keV这三条γ射线首次放入衰变纲图,本工作证实了1 881.67,2 325.42和2 424.41 keVγ射线的跃迁位置,建议了能量为4 243.10和5 265.81 keV的两个新能级,建立了新的衰变纲图,基于比较半衰期和γ跃迁分支比建议了一些能级的自旋-宇称。     

83Rb的低激发态能级结构

用γ射线单谱测量和γ–γ–t符合测量研究了⁸³Sr(β⁺+EC)⁸³Rb衰变,将⁸³Sr衰变的γ跃迁由102条扩展到196条,发现了⁸³Rb的19条新能级,否定了前人测得的8条能级.测定了⁸³Sr(β+EC)衰变的分支比,重新确定了⁸³Rb各能级的自旋和宇称值.     

吴健雄教授科学实验的启发

吴健雄教授是一位杰出的实验物理学家,做过许多精彩的物理实验。这里简单介绍她做过的六个物理实验,并且谈谈这些实验的启发。1第一个实验———β衰变电子能谱形状的实验[1]20世纪30年代,吴健雄开始了她的实验研究。早在30年代末到40年代中期,她就在实验上研究过伴随电子俘获的内韧致辐射,以及铀裂变中的放射性氙。1946年起她着手研究原子核β衰变,进行了一系列的实验。在原子核β衰变中,原子核内一个中子转变为一个质子,同时放射一个电子和一个反中微子。此外还有放射正电子的β衰变。Fermi的β衰变理论给出了β衰变电子能谱的形状。实验…     

85Zr核的高自旋态研究

利用102MeV的28Si束流,通过60Ni(28Si,2pn)熔合蒸发反应布居了85Zr核的高自旋态,测量了γ-γ符合及DCO比值,建立了一个有43条能级,75条γ跃迁的能级纲图,新增加了36条γ跃迁,25条能级.将能级自旋推高到(49/2+),首次观察到了转晕带的第二回弯.并确认了一条建立在17/2-负宇称带上的磁转动带.     

83Sr的衰变及其子体能带结构的讨论

⁸³Rb的低能低自旋部分通过⁸³Sr的放射性衰变进行了研究. 建立了衰变纲图, 对一些能级基于新的log ft值和γ分支比给出了自旋-宇称指定. 为了对这个核的能级结构进行讨论,将投影壳模型应用到核⁸³Rb, 对激发的正宇称晕带和负宇称基态带理论计算与实验结果进行了比较, 此模型能很好地再现实验结果. 此外,为了从定量的结果抽取出物理内涵,给出了计算的负宇称基态带的带图.     

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^－.     

原子核双β衰变和轻子数不守恒

 原子核双β衰变实质上是二个单β衰变同时发生的过程,是一个二级弱相互作用过程.原子核单β衰变的一个典型过程是中子衰变为质子,并放出电子和反中微子,即n→p+e^-+（?）_e。自从1914年查德威克测量β衰变的连续谱以来,β衰变的研究一直是原子核物理和粒子物理的重要研究课题之一.我们知道,李政道和杨振宁提出的宇称不守恒定律,就是吴健雄通过原子核的β衰变研究而得到实验证实的.无独有偶的是原子核双β衰变的研究和自然界的另一重要守恒定律--轻子数守恒律是否破坏密切相关.     

奇—奇核~（114）Pm高自旋同质异能态及其衰变纲图的研究

用高自旋同质异能态次级束流线实验装置，对１４４Ｐｍ的高自旋同质异能态进行了快速分离，并做了γ射线的符合测量．结合γ射线激发函数和各向异性的测量结果，首次建立了奇—奇核１４４Ｐｍ的高自旋同质异能态的衰变纲图，其中１９条高自旋能级和２９条γ射线是由本工作指定的．离子γ射线关联测量确定了１４４Ｐｍ的高自旋同质异能态的半衰期大于２μｓ．通过系统性比较以及变形的独立粒子模型理论计算，指定了高自旋同质异能态的粒子组态可能为，自旋宇称为，并具有形变参数为β＝－０．１８的扁椭球形状．     

类锂离子(Z=11～20)1s22s-1s24p的跃迁能和振子强度

利用全实加关联方法计算了类锂离子(Z=11～20)激发态1s^24p的能量及精细结构,同时计算了1s^22s-1s^24p的跃迁能和振子强度．非相对论能量用Rayleigh-Ritz变分法确定；相对论和质量极化效应修正用微扰论计算；量子电动力学修正用有效核电荷方法计算．在能级精细结构的计算中不仅考虑了自旋-轨道相互作用还计及自旋-其他轨道相互作用．将得到的计算结果和已有实验数据及物理规律进行了比较．     

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。     

壳模型对143Pm核跃迁几率的计算

原子核跃迁几率理论计算和实验对比是分析描述原子核内部结构的主要手段之一。目前采用重离子核反应观测到^143Pm核（Z=61，N=82）高自旋能级结构:激发态最大能级达x=8397．6keV，对应自旋J=47／2（h=1）。利用核壳模型在计算^143Pm核能级结构及对应的自旋宇称基础上，系统地对其γ级联跃迁链以及纯E2跃迁进行了计算，并与实验数据进行对比。采用OXBASH程序的单粒子跃迁公式计算了^143Pm的跃迁几率。At present, the high spin state of ^143 Pm（Z = 61, N = 82） have been investigated. The level scheme of ^143Pm has been extended up to an excitation energy Ex = 8 397.6 keV and spin J =47/2（ h = 1 ）. Based on the nuclear shell model （NSM）, we have calculated the sequences of γ-ray transition rates and the pure E2 reduced transition probabilities of ^143Pm, and compared with experimental data. The formula of single-particle transition probability in the OXBASH code was applied in this paper.