【摘要】：本文中,我們發(fā)展了原子核α衰變的結(jié)團模型,系統(tǒng)地計算了原子核a衰變壽命,尤其是重核和超重核區(qū)域；借助于成功的核衰變模型,我們從核衰變實驗數(shù)據(jù)成功提取了超重核電荷密度分布的均方根半徑以及一些特別不穩(wěn)定核的電荷均方根半徑。 α衰變,結(jié)團放射性以及質(zhì)子發(fā)射是不穩(wěn)定原子核的幾種重要衰變模式。它們物理機制類似,屬于量子隧道效應(yīng),對它們的研究可以提供豐富的核結(jié)構(gòu)信息,如殼效應(yīng),原子核的基態(tài)性質(zhì)、能級,形狀共存等。特別近年來合成超重新元素和新核素是核物理領(lǐng)域的熱點問題之一,其中α衰變鏈的觀測是鑒別這些新元素和新核素的可靠方法。對這些衰變模式的理論研究顯得尤為重要,也有助于實驗上進行測量。原子核電荷密度分布的均方根半徑是其本身重要的整體特性之一。超重核合成中實驗事件稀少,使得超重核的電荷均方根半徑難以被常規(guī)的實驗方法所測量。為此,我們提出了獲得核半徑數(shù)據(jù)的新途徑——從核衰變實驗數(shù)據(jù)提取不穩(wěn)定核素的半徑。鑒于α衰變是超重核的主要衰變模式之一,我們從α衰變實驗數(shù)據(jù)成功提取出超重核的電荷均方根半徑。這是從核衰變實驗數(shù)據(jù)得到的超重核半徑的首批結(jié)果,具有重要的物理意義。本文的主要內(nèi)容如下： 第二章中,我們發(fā)展了計算α衰變壽命的結(jié)團模型,通過改進的兩勢方法系統(tǒng)計算a衰變寬度和壽命以及一些重核和中質(zhì)量核結(jié)團放射性的半衰期。我們還進一步在模型中計入核形變效應(yīng),將計算a衰變壽命的球形結(jié)團模型和程序推廣到形變核的情況,大規(guī)模計算了重核和超重核的α衰變半衰期。對于偶偶核,奇A核和奇奇核(包括超重核),我們得到的原子核衰變壽命與已有的實驗值都很好地符合。在此模型中,α衰變母核被看作一個α結(jié)團和子核相互作用的兩體系統(tǒng),它們之間的作用勢包括吸引的短程核勢和排斥的長程庫侖勢,由密度依賴的雙折疊方法加有效的核子-核子相互作用得到；核勢和庫侖勢中的核物質(zhì)(電荷)密度分布形式和參數(shù)均來源于高能電子散射實驗,同時這種微觀等效核勢正確包括了核子-核子相互作用的低密度行為和核子-核子交換行為�；趦蓜莘椒�,我們把α衰變過程處理成一個束縛態(tài)問題和一個散射態(tài)問題,準確地給出了。衰變寬度；再計入α結(jié)團預(yù)形成幾率后即可得到α衰變的半衰期。我們首先對中子數(shù)小于126的中質(zhì)量球形或小形變α衰變核的壽命進行了系統(tǒng)的計算,所得結(jié)果和實驗值的偏差基本在兩倍以內(nèi)。而后,我們著重研究了中子殼層N=126附近的奇特α衰變(尤其是α預(yù)形成幾率的描述),理論結(jié)果和實驗數(shù)據(jù)相符合。在模型的可靠性和正確性得到檢驗的基礎(chǔ)上,我們將模型進一步推廣到結(jié)團放射性的研究。我們系統(tǒng)計算了超鉛區(qū)域(Z82)結(jié)團放射性的半衰期,并將理論計算的半衰期與實驗數(shù)據(jù)進行了分析和對比,發(fā)現(xiàn)模型對于結(jié)團放射性也具有很好的適用性。在此基礎(chǔ)上,我們對超錫區(qū)域(Z50)的結(jié)團放射性作了預(yù)言,也對超錫區(qū)域和超鉛區(qū)域衰變放出結(jié)團的不同類型作了一定的討論。我們旨在加深對α衰變以及結(jié)團放射性這些過程中物理機制的理解,而不僅僅是追求和實驗值更符合的結(jié)果。 接下來,我們進一步把研究對象擴展到重核和超重核,該區(qū)域原子核的形變比較顯著。我們通過多極展開的方法引入核形變,并編制了形變版本的核衰變模型程序,對重核和超重核(包括偶偶核,奇A核和奇奇核)的α衰變壽命進行了系統(tǒng)的計算。結(jié)合國際上超重核合成的最新進展,如超重新元素117和118的合成,我們考慮超重核另一衰變模式自發(fā)裂變,研究了超重核α衰變和自發(fā)裂變之間的競爭機制,給出了超重核α衰變和自發(fā)裂變的分支比,理論計算結(jié)果和實驗數(shù)據(jù)一致。在此基礎(chǔ)上,我們還預(yù)言了未知超重核的主要衰變模式和衰變壽命,有助于實驗上鑒別這些未知核素。 第三章中,借助于成功的核衰變模型,我們由核衰變的實驗數(shù)據(jù)成功提取了超重核和一些特別不穩(wěn)定核的電荷均方根半徑以及原子核的四級形變參數(shù)。目前人們用于研究原子核半徑的實驗方法主要有電子散射、μ原子方法、質(zhì)子彈性散射和同位素移等方法。這些方法對于穩(wěn)定線附近的核素十分有效,但是對于遠離穩(wěn)定線的特別豐質(zhì)子核和超重核,由于它們壽命很短而難以制靶,所以這些方法都難以應(yīng)用于這些奇特核。為此,我們根據(jù)α衰變、結(jié)團放射性以及質(zhì)子發(fā)射的實驗數(shù)據(jù)來提取原子核電荷密度分布的均方根半徑。在密度依賴的結(jié)團模型中,根據(jù)半衰期的實驗值,我們可以得到子核的電荷密度分布,進而計算出子核的電荷均方根半徑。我們計算了質(zhì)子數(shù)Z=58-96區(qū)域的偶偶核和質(zhì)子數(shù)Z=65-87區(qū)域的奇A核及奇奇核的半徑,并與實驗數(shù)據(jù)做了比較,理論結(jié)果和實驗值很好地符合。在此基礎(chǔ)上,我們預(yù)言了質(zhì)子數(shù)Z=102-116區(qū)域超重核的半徑。另外,我們還根據(jù)α衰變的WKB隧穿幾率公式,提出了計算核半徑的三參數(shù)公式,并成功預(yù)言了質(zhì)子數(shù)Z=102-116區(qū)域超重核的半徑。眾所周知,目前核半徑測量的常規(guī)方法無法應(yīng)用于超重核。我們基于核衰變實驗數(shù)據(jù)第一次成功提取了超重核電荷半徑,具有重要理論意義。另外,我們從質(zhì)子發(fā)射和結(jié)團放射性的實驗數(shù)據(jù),借助于核衰變模型,成功提取了質(zhì)子滴線附近極端豐質(zhì)子核和豐中子輕核的電荷均方根半徑。此外,我們通過形變的核α衰變模型,研究了豐質(zhì)子Pt和Hg同位素鏈的形狀共存現(xiàn)象,從a衰變實驗數(shù)據(jù)成功提取了Pt和Hg同位素中偶偶核基態(tài)和第一激發(fā)0+態(tài)的四級形變參數(shù)。 最后,我們在第四章做了一個簡單的總結(jié)及展望。
【圖文】：

物理新現(xiàn)象。如對于輕核，其中可能存在a結(jié)團結(jié)構(gòu)的推斷早期在對輕核的比結(jié)合能進行定性分析后可以得到[38]。圖1.2清楚地顯示了質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)相等的這些偶偶核，如8Be，，i2C，i60，2GNe等（即na原子核），相對于同位素鏈上的其它原子核具有較大的比結(jié)合能。這可以看做結(jié)團存在的較早的實驗證據(jù)。另一方面，4

此外，實驗上通過（n,a)和（p,a)核反應(yīng)以及偶偶核a衰變數(shù)據(jù)的分析[66]也指出在遠離殼層的開殼區(qū)域，a預(yù)形成因子變化平穩(wěn)且小于1 (如圖1.4所示），這7
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：O571.321

【參考文獻】

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1 M.Wang;G.Audi;A.H.Wapstra;F.G.Kondev;M.MacCormick;X.Xu;B.Pfeiffer;;The AME2012 atomic mass evaluation(Ⅱ).Tables,graphs and references[J];Chinese Physics C;2012年12期

本文編號：2632629