【摘要】：近年來(lái),隨著放射性核束裝置和-探測(cè)裝置的發(fā)展,對(duì)極端環(huán)境中(如角動(dòng)量極限等)原子核的反應(yīng)性質(zhì)和結(jié)構(gòu)的探索已成為現(xiàn)今核天體物理和核結(jié)構(gòu)的前沿課題。原子核的激發(fā)模式主要有兩種形式:集體激發(fā)和單粒子激發(fā)。對(duì)于形變的原子核,單粒子激發(fā)的表現(xiàn)形式是準(zhǔn)粒子激發(fā),其中存在著一種壽命較長(zhǎng)K值較大的準(zhǔn)粒子激發(fā)態(tài),稱為高K同核異能態(tài)。這種高K同核異能態(tài)可被用于能源和武器方面的研究,因而成為核物理學(xué)中的熱門課題之一。投影殼模型從形變的Nilsson+BCS單粒子基矢出發(fā),通過(guò)角動(dòng)量投影來(lái)修復(fù)被形變平均場(chǎng)打破的轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)稱性。然后在投影基矢中對(duì)角化原子核體系的哈密頓量,并進(jìn)行組態(tài)混合。最后可得到原子核的波函數(shù)、能譜和電磁躍遷幾率等信息。最近,我們進(jìn)一步發(fā)展和改進(jìn)了投影殼模型方法,并應(yīng)用于原子核結(jié)構(gòu)的研究中。我們通過(guò)運(yùn)用一種叫作pfaffian的算法提高了轉(zhuǎn)動(dòng)矩陣元的計(jì)算效率,并將組態(tài)空間擴(kuò)展到十準(zhǔn)粒子態(tài)。這大范圍地拓展了我們能夠研究的物理現(xiàn)象,如原子核在高自旋態(tài)的集體性減弱現(xiàn)象以及高自旋態(tài)的結(jié)構(gòu)演化規(guī)律等。研究結(jié)果顯示,高階準(zhǔn)粒子態(tài)在其中扮演著十分重要的角色。我們用擴(kuò)展的投影殼模型研究了質(zhì)量區(qū)域?yàn)?70-80的缺中子Kr同位素的微觀結(jié)構(gòu)。我們尤其對(duì)這些核的高自旋態(tài)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了著重分析。隨著原子核體系轉(zhuǎn)速增加,固定長(zhǎng)橢形狀的殼模型基矢在高自旋態(tài)是一個(gè)有效的近似。從一些我們計(jì)算的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)觀測(cè)數(shù)據(jù)的符合可以印證這一點(diǎn)。隨著自旋的增大,暈帶和暈帶附近的邊帶的結(jié)構(gòu)演化被兩準(zhǔn)粒子、四準(zhǔn)粒子、六準(zhǔn)粒子和八準(zhǔn)粒子組態(tài)連續(xù)的帶交叉描述。理論分析顯示,包含六準(zhǔn)粒子和八準(zhǔn)粒子組態(tài)的基矢對(duì)高自旋態(tài)的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)的描述是必需的。另外,我們還計(jì)算了電四極躍遷幾率并與實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行了對(duì)比。理論計(jì)算的(2)與實(shí)驗(yàn)值定性上符合。我們還系統(tǒng)性地分析了偶偶的~(174-186)W同位素高自旋態(tài)和高同核異能態(tài)的微觀結(jié)構(gòu)。利用多準(zhǔn)粒子激發(fā)分析了暈帶高自旋能級(jí)的結(jié)構(gòu)。除了暈帶,我們還研究了同核異能態(tài)和基于這個(gè)同核異能態(tài)之上的轉(zhuǎn)動(dòng)帶,并預(yù)言了這些同核異能態(tài)的占據(jù)主要權(quán)重的多準(zhǔn)粒子結(jié)構(gòu)。我們對(duì)同核異能態(tài)的電磁屬性(如(2),(1),2)因子)也進(jìn)行了研究,并與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比。目前,大部分同核異能態(tài)的屬性仍然沒有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。我們的結(jié)果只是預(yù)言。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：O571
【圖文】：

人們發(fā)現(xiàn)的自然產(chǎn)生的穩(wěn)定原子核大概有300種，其余的都屬于不穩(wěn)定原子核素。實(shí)驗(yàn)室里人工合成的不穩(wěn)定原子核約3000種，理論預(yù)言能夠合成的原子核約8000種。如核素圖1.1所示，穩(wěn)定核素分布于一條狹長(zhǎng)的黑色區(qū)域。沿著這片黑色區(qū)域的中心畫出的一條線（大致為全圖的對(duì)角線）稱為 穩(wěn)定線。人工合成的不穩(wěn)定核素分布于圖中的黃色區(qū)域。理論預(yù)言能夠合成的核素分布在圖中的綠色區(qū)域。圖 1.1 核素圖— 1 —

形變?cè)雍俗钊菀椎募ぐl(fā)模式是轉(zhuǎn)動(dòng)激發(fā) [9,10]。轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)其內(nèi)稟自由度和集體自由度之間相互影響的過(guò)程導(dǎo)致了很多新奇的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，這為我們研究強(qiáng)相互作用性質(zhì)和量子多體系統(tǒng)提供了豐富的素材 [11 14]。圖1.2 給出了原子核的角動(dòng)量世界示意圖。其橫軸表示原子核的總角動(dòng)量（總自旋）而縱軸為相應(yīng)自旋的激發(fā)能。每個(gè)自旋值所對(duì)應(yīng)的最低激發(fā)能的態(tài)稱為暈態(tài)（yrast state），這些態(tài)所連成的帶稱為暈帶（yrast band）。不同的內(nèi)稟結(jié)構(gòu)上可以建立不同的轉(zhuǎn)動(dòng)帶，其中建立在基態(tài)上的轉(zhuǎn)動(dòng)帶稱為基帶（ground-state band），而其他的轉(zhuǎn)動(dòng)帶則稱為激發(fā)帶（或邊帶）。每條轉(zhuǎn)動(dòng)帶中最低自旋的態(tài)稱為帶頭（bandhead）[15]。以偶偶核為例，在低自旋時(shí)，暈帶的主要成分是基帶，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的實(shí)驗(yàn)值要比相應(yīng)的剛體值小很多，這可以通過(guò)基態(tài)時(shí)核子之間的配對(duì)效應(yīng)（對(duì)關(guān)聯(lián)）所導(dǎo)致的原子核超流性來(lái)成功解釋 [16]。隨著自旋的增加，快速轉(zhuǎn)動(dòng)所對(duì)應(yīng)的科里奧利力也越來(lái)越大，由于相互配對(duì)的一對(duì)核子所受到的科里奧利力相反

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