【摘要】：本文中,我們發(fā)展了原子核α衰變的結(jié)團(tuán)模型,系統(tǒng)地計(jì)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(shí)驗(yàn)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(tuán)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(jī)制類(lèi)似,屬于量子隧道效應(yīng),對(duì)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(jí),形狀共存等。特別近年來(lái)合成超重新元素和新核素是核物理領(lǐng)域的熱點(diǎn)問(wèn)題之一,其中α衰變鏈的觀測(cè)是鑒別這些新元素和新核素的可靠方法。對(duì)這些衰變模式的理論研究顯得尤為重要,也有助于實(shí)驗(yàn)上進(jìn)行測(cè)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)方法所測(cè)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(jì)算α衰變壽命的結(jié)團(tuán)模型,通過(guò)改進(jìn)的兩勢(shì)方法系統(tǒng)計(jì)算a衰變寬度和壽命以及一些重核和中質(zhì)量核結(jié)團(tuán)放射性的半衰期。我們還進(jìn)一步在模型中計(jì)入核形變效應(yīng),將計(jì)算a衰變壽命的球形結(jié)團(tuán)模型和程序推廣到形變核的情況,大規(guī)模計(jì)算了重核和超重核的α衰變半衰期。對(duì)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(shí)驗(yàn)值都很好地符合。在此模型中,α衰變母核被看作一個(gè)α結(jié)團(tuán)和子核相互作用的兩體系統(tǒng),它們之間的作用勢(shì)包括吸引的短程核勢(shì)和排斥的長(zhǎng)程庫(kù)侖勢(shì),由密度依賴(lài)的雙折疊方法加有效的核子-核子相互作用得到；核勢(shì)和庫(kù)侖勢(shì)中的核物質(zhì)(電荷)密度分布形式和參數(shù)均來(lái)源于高能電子散射實(shí)驗(yàn),同時(shí)這種微觀等效核勢(shì)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�(shì)方法,我們把α衰變過(guò)程處理成一個(gè)束縛態(tài)問(wèn)題和一個(gè)散射態(tài)問(wèn)題,準(zhǔn)確地給出了。衰變寬度；再計(jì)入α結(jié)團(tuán)預(yù)形成幾率后即可得到α衰變的半衰期。我們首先對(duì)中子數(shù)小于126的中質(zhì)量球形或小形變?chǔ)了プ兒说膲勖M(jìn)行了系統(tǒng)的計(jì)算,所得結(jié)果和實(shí)驗(yàn)值的偏差基本在兩倍以?xún)?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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相符合。在模型的可靠性和正確性得到檢驗(yàn)的基礎(chǔ)上,我們將模型進(jìn)一步推廣到結(jié)團(tuán)放射性的研究。我們系統(tǒng)計(jì)算了超鉛區(qū)域(Z82)結(jié)團(tuán)放射性的半衰期,并將理論計(jì)算的半衰期與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析和對(duì)比,發(fā)現(xiàn)模型對(duì)于結(jié)團(tuán)放射性也具有很好的適用性。在此基礎(chǔ)上,我們對(duì)超錫區(qū)域(Z50)的結(jié)團(tuán)放射性作了預(yù)言,也對(duì)超錫區(qū)域和超鉛區(qū)域衰變放出結(jié)團(tuán)的不同類(lèi)型作了一定的討論。我們旨在加深對(duì)α衰變以及結(jié)團(tuán)放射性這些過(guò)程中物理機(jī)制的理解,而不僅僅是追求和實(shí)驗(yàn)值更符合的結(jié)果。 接下來(lái),我們進(jìn)一步把研究對(duì)象擴(kuò)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(guò)多極展開(kāi)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(duì)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(jìn)行了系統(tǒng)的計(jì)算。結(jié)合國(guó)際上超重核合成的最新進(jìn)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(jìng)爭(zhēng)機(jī)制,給出了超重核α衰變和自發(fā)裂變的分支比,理論計(jì)算結(jié)果和實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(jí)形變參數(shù)。目前人們用于研究原子核半徑的實(shí)驗(yàn)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(duì)于穩(wěn)定線附近的核素十分有效,但是對(duì)于遠(yuǎn)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(tuán)放射性以及質(zhì)子發(fā)射的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)提取原子核電荷密度分布的均方根半徑。在密度依賴(lài)的結(jié)團(tuán)模型中,根據(jù)半衰期的實(shí)驗(yàn)值,我們可以得到子核的電荷密度分布,進(jìn)而計(jì)算出子核的電荷均方根半徑。我們計(jì)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)做了比較,理論結(jié)果和實(shí)驗(yàn)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(jì)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(cè)量的常規(guī)方法無(wú)法應(yīng)用于超重核。我們基于核衰變實(shí)驗(yàn)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(tuán)放射性的實(shí)驗(yàn)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(guò)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(shí)驗(yàn)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(jí)形變參數(shù)。 最后,我們?cè)诘谒恼伦隽艘粋�(gè)簡(jiǎn)單的總結(jié)及展望。
【圖文】：

物理新現(xiàn)象。如對(duì)于輕核，其中可能存在a結(jié)團(tuán)結(jié)構(gòu)的推斷早期在對(duì)輕核的比結(jié)合能進(jìn)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(duì)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(tuán)存在的較早的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。另一方面，4

此外，實(shí)驗(yàn)上通過(guò)（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(yuǎn)離殼層的開(kāi)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(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：O571.321

【參考文獻(xiàn)】

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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(hào)：2632629