本文詳述了放射性核束（Radioactive Ion Beam, RIB）物理所針對的科學問題、歷史發(fā)展和未來機遇.自然界存在的穩(wěn)定核素只有大約300個,在實驗室或天體極高溫環(huán)境中產生的不穩(wěn)定核素可以達到上萬個.這些放射性核素的產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,已經獲得一系列對原子核新的認知,如暈和集團等奇特結構、新幻數和殼演化、軟巨共振等新的集體運動模式等.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,涉及當今國際聚焦的重大前沿交叉科學問題.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據,具有重要的應用和戰(zhàn)略價值.強流重離子加速器裝置（High Intensity heavy-ion Accelerator Facility,HIAF）具有強流的優(yōu)勢,結合產生放射性束的先進技術與高水平的物理實驗探測設備,有可能在一些重要的方面走到國際引領位置,同時顯著提升我國核物理研究的整體水平. 

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

【文章頁數】：10 頁

【部分圖文】：

不穩(wěn)定原子核結構演化示意圖

暈的出現,實際上反映了價核子的特殊關聯以及集團結構自由度的出現,這也是提出暈核概念的Hansen等人[8]的核心思想.歷史上,原子核的集團結構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組分的集團結構[15].在豐中子核區(qū),價中子的作用,可以使得集團(分子)結構更加豐富,這已經在輕核區(qū)得到證實[16,17].近年來,中國學者在這方面也做出了一系列重要貢獻.比如南京大學核理論組[18]研究了核集團結構中的非局域性問題.北京大學的研究組[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度,確定其為分子轉動帶的帶頭.中國科學院上海應用物理研究所的研究組[20]用多體輸運理論預言了通過偶極矩共振譜識別輕核中α-集團結構的可能性.最近,北京大學的研究組[21]在16C中發(fā)現了完整的線性鏈狀分子轉動帶.2.2 RIB敲出反應碎片縱向動量分布與在束γ測量

21世紀以來,RIB物理在世界范圍快速發(fā)展,其中一個代表性的現象是日本理化所(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,實現了跨越式發(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在一段時期有所放慢,日本的RIBF正好率先進入到第三代裝置所能達到的不穩(wěn)定核區(qū),把握住了重要的窗口期.例如其標志性的指標,也就是238U的束流強度,十多年來一直穩(wěn)定提高,始終處于世界領先地位.由此通過彈核碎裂(PF)方式得到的RIB束流強度自然具有獨特優(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的同時,十分重視物理實驗探測設備的建設,每過1–2年就有一套價值上千萬美元的實驗設備投入運行.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.這些實驗設備的建設均經過詳細論證,物理目標明確、技術先進,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作用的實驗路線.比如通過在束γ對不穩(wěn)定核21+態(tài)的測量及其相關的新幻數研究,處于公認的國際領先地位[36,37].第四,RIKEN-RIBF從一開始建設就十分強調國際合作,形成了規(guī)范的國際開放格局,包括研究目標和技術路線的確定、大部分束流的分配、技術支撐和裝置運行的開放模式等.這種高水平開放管理和運行模式,保障了很高的國際參與度.實際上每個實驗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了自身隊伍的成長.圖5 實驗E(21+)在偶偶核素圖上的分布.傳統(tǒng)的幻數用實線標出(圖中數據取自文獻[51],其中78Ni數據取自文獻[37])

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3355255