本文詳述了放射性核束（Radioactive Ion Beam, RIB）物理所針對的科學(xué)問題、歷史發(fā)展和未來機(jī)遇.自然界存在的穩(wěn)定核素只有大約300個(gè),在實(shí)驗(yàn)室或天體極高溫環(huán)境中產(chǎn)生的不穩(wěn)定核素可以達(dá)到上萬個(gè).這些放射性核素的產(chǎn)生和研究是對廣闊未知核素版圖的開拓,需要逐步發(fā)展新的裝置手段和理論模型. RIB物理發(fā)展初期,已經(jīng)獲得一系列對原子核新的認(rèn)知,如暈和集團(tuán)等奇特結(jié)構(gòu)、新幻數(shù)和殼演化、軟巨共振等新的集體運(yùn)動(dòng)模式等.不穩(wěn)定核的研究又與核天體過程以及攀登"超重元素穩(wěn)定島"密切相關(guān),涉及當(dāng)今國際聚焦的重大前沿交叉科學(xué)問題.不穩(wěn)定核區(qū)的測量,也能夠提供核燃料和核廢料生成及演變中大量的核數(shù)據(jù),具有重要的應(yīng)用和戰(zhàn)略價(jià)值.強(qiáng)流重離子加速器裝置（High Intensity heavy-ion Accelerator Facility,HIAF）具有強(qiáng)流的優(yōu)勢,結(jié)合產(chǎn)生放射性束的先進(jìn)技術(shù)與高水平的物理實(shí)驗(yàn)探測設(shè)備,有可能在一些重要的方面走到國際引領(lǐng)位置,同時(shí)顯著提升我國核物理研究的整體水平. 

【文章來源】：中國科學(xué):物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué). 2020,50(11)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

不穩(wěn)定原子核結(jié)構(gòu)演化示意圖

暈的出現(xiàn),實(shí)際上反映了價(jià)核子的特殊關(guān)聯(lián)以及集團(tuán)結(jié)構(gòu)自由度的出現(xiàn),這也是提出暈核概念的Hansen等人[8]的核心思想.歷史上,原子核的集團(tuán)結(jié)構(gòu)圖像一直是理解原子核的許多奇特量子態(tài)的鑰匙,特別是包含α組分的集團(tuán)結(jié)構(gòu)[15].在豐中子核區(qū),價(jià)中子的作用,可以使得集團(tuán)(分子)結(jié)構(gòu)更加豐富,這已經(jīng)在輕核區(qū)得到證實(shí)[16,17].近年來,中國學(xué)者在這方面也做出了一系列重要貢獻(xiàn).比如南京大學(xué)核理論組[18]研究了核集團(tuán)結(jié)構(gòu)中的非局域性問題.北京大學(xué)的研究組[19]觀察到豐中子12Be中10.3 Me V共振態(tài)的自旋為0且具有反常增大的單極躍遷強(qiáng)度,確定其為分子轉(zhuǎn)動(dòng)帶的帶頭.中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所的研究組[20]用多體輸運(yùn)理論預(yù)言了通過偶極矩共振譜識別輕核中α-集團(tuán)結(jié)構(gòu)的可能性.最近,北京大學(xué)的研究組[21]在16C中發(fā)現(xiàn)了完整的線性鏈狀分子轉(zhuǎn)動(dòng)帶.2.2 RIB敲出反應(yīng)碎片縱向動(dòng)量分布與在束γ測量

21世紀(jì)以來,RIB物理在世界范圍快速發(fā)展,其中一個(gè)代表性的現(xiàn)象是日本理化所(RIKEN)仁科中心(Nishina Center)的放射性束流裝置RIBF成為世界RIB物理研究首屈一指的基地,實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展.這有多方面的原因.第一,由于美國和歐洲的大裝置建設(shè)在一段時(shí)期有所放慢,日本的RIBF正好率先進(jìn)入到第三代裝置所能達(dá)到的不穩(wěn)定核區(qū),把握住了重要的窗口期.例如其標(biāo)志性的指標(biāo),也就是238U的束流強(qiáng)度,十多年來一直穩(wěn)定提高,始終處于世界領(lǐng)先地位.由此通過彈核碎裂(PF)方式得到的RIB束流強(qiáng)度自然具有獨(dú)特優(yōu)勢,可以收獲大量“首次測量”.第二,RIKEN-RIBF在大型束流裝置建設(shè)的同時(shí),十分重視物理實(shí)驗(yàn)探測設(shè)備的建設(shè),每過1–2年就有一套價(jià)值上千萬美元的實(shí)驗(yàn)設(shè)備投入運(yùn)行.先后建成的有:零度譜儀ZDS、高分辨消色差譜儀SHARAQ、大接收度超導(dǎo)磁譜儀SAMURAI、小型儲存環(huán)RI-ring、電子-離子散射環(huán)e-RI、減速低能終端SLOWRI等.這些實(shí)驗(yàn)設(shè)備的建設(shè)均經(jīng)過詳細(xì)論證,物理目標(biāo)明確、技術(shù)先進(jìn),形成了廣泛的國際用戶群體和良好的研究生態(tài).第三,RIKEN-RIBF自己也形成了在國際上起引領(lǐng)作用的實(shí)驗(yàn)路線.比如通過在束γ對不穩(wěn)定核21+態(tài)的測量及其相關(guān)的新幻數(shù)研究,處于公認(rèn)的國際領(lǐng)先地位[36,37].第四,RIKEN-RIBF從一開始建設(shè)就十分強(qiáng)調(diào)國際合作,形成了規(guī)范的國際開放格局,包括研究目標(biāo)和技術(shù)路線的確定、大部分束流的分配、技術(shù)支撐和裝置運(yùn)行的開放模式等.這種高水平開放管理和運(yùn)行模式,保障了很高的國際參與度.實(shí)際上每個(gè)實(shí)驗(yàn)終端都形成了活躍的國際合作體,由此大大提高了國際影響力和地位,也在開放競爭中促進(jìn)了自身隊(duì)伍的成長.圖5 實(shí)驗(yàn)E(21+)在偶偶核素圖上的分布.傳統(tǒng)的幻數(shù)用實(shí)線標(biāo)出(圖中數(shù)據(jù)取自文獻(xiàn)[51],其中78Ni數(shù)據(jù)取自文獻(xiàn)[37])

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3355255