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A-60和A-80质量区原子核磁转动研究进展

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科学通报 2023年第9期68卷 1082-1089页

作者：罗迪雯徐川吴鸿毅张双全李湘庆李智焕华辉北京大学物理学院核物理与核技术国家重点实验室北京100871

近年来,人们在很多原子核中发现了具有强M1跃迁、较弱E2跃迁的磁转动结构,这已经成为原子核高自旋态的研究热点.通过在束γ谱学实验,北京大学实验核物理研究组在中国原子能科学研究院HI-13串列加速器和南非iThemba国家实验室回旋加速器... 详细信息

近年来,人们在很多原子核中发现了具有强M1跃迁、较弱E2跃迁的磁转动结构,这已经成为原子核高自旋态的研究热点.通过在束γ谱学实验,北京大学实验核物理研究组在中国原子能科学研究院HI-13串列加速器和南非iThemba国家实验室回旋加速器上先后开展了对A-80和A-60质量区原子核磁转动结构的研究.在^(75)As、^(79)Se和^(62)Cu核中发现了高激发磁偶极带结构,利用基于协变密度泛函理论的倾斜轴推转模型分析了它们的结构特点.研究表明,^(75)As和^(79)Se核中磁偶极带的角动量形成机制不同于传统的磁转动剪刀机制,随着转动频率的增加,它们只有中子角动量J_(ν)向总角动量方向出现了较大角度的闭合,而质子角动量J_(π)基本上保持不动,总角动量的倾斜角出现了一个较大的变化(向x轴方向闭合).这种只有一个剪刀片闭合的角动量形成机制被形象地称为订书机机制.

关键词：在束γ谱学磁转动订书机带协变密度泛函理论倾斜轴推转模型

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114In核反磁转动及高自旋态研究

114In核反磁转动及高自旋态研究

作者：赵子豪吉林大学

学位级别：硕士

本工作在质量数为110核区内,选择奇奇核In作为主要研究对象,通过重离子熔合蒸发反应Pd(Li,3n)In,布居了In的高自旋态。实验中使用的Li束流由中国原子能科学研究院的HI-13串列加速器提供,束流能量为26Me V。在前人工作的基础上,发现了20... 详细信息

本工作在质量数为110核区内,选择奇奇核In作为主要研究对象,通过重离子熔合蒸发反应Pd(Li,3n)In,布居了In的高自旋态。实验中使用的Li束流由中国原子能科学研究院的HI-13串列加速器提供,束流能量为26Me V。在前人工作的基础上,发现了20个新的能级和32条新的γ跃迁,丰富并完善了In的能级纲图。总计,观测到了三条新的带结构,并对新的带进行了组态指定。其中,在一条新的负宇称ΔI=2带中发现了回弯现象,经系统学和经典粒子-转子模型计算,初步指定其回弯前组态为π(g)d?h,回弯后组态为π(g)d?(h)。基于理论模型预测的(2)和?(2)/(2)值表明,这条ΔI=2带回弯之后的部分可能具有反磁转动特性。另一条新的负宇称带也由ΔI=2跃迁构成,通过系统学分析,初步指定其组态为π(g)g?h。对于新观测到的一条由四条ΔI=1跃迁构成的正宇称带,其组态被指定为π(g)?(g/d)(h)。此外,对In(Z=49)和其邻近核Rh(Z=45),Ag(Z=47)的奇奇核同位素中基于组态为π(g)?h的带开展了系统学研究,重点讨论了其中的旋称劈裂和旋称反转现象。初步的研究结果表明,在A～110质量区所研究的目标核中,低自旋态都发生了旋称反转现象,且反转点的自旋随着中子数的增加有降低的趋势。同时,在对In和Ag奇奇同位素链组态为π(g)?h带的研究中,我们发现在In和Ag同位素链,随着中子数增加,晕带的带头激发能逐渐减小。

关键词：在束γ谱学高自旋态 114In 反磁转动旋称反转经典粒子-转子模型

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双奇核120Cs的高自旋态研究

双奇核120Cs的高自旋态研究

作者：宋丽娜吉林大学

学位级别：硕士

基于在束核谱学技术而开展的关于原子核高自旋态的研究是核结构领域的重要方向之一。重离子融合蒸发反应是布居原子核高自旋态的最常用的有效手段。由于重离子携带着较高的能量和角动量,所以融合蒸发反应的剩余核可以被布居至很高的自... 详细信息

基于在束核谱学技术而开展的关于原子核高自旋态的研究是核结构领域的重要方向之一。重离子融合蒸发反应是布居原子核高自旋态的最常用的有效手段。由于重离子携带着较高的能量和角动量,所以融合蒸发反应的剩余核可以被布居至很高的自旋态。从而,与传统的衰变谱学技术相比,在束核谱学技术为认识极端条件下的核结构打开了窗口。例如,回弯是人们借助在束谱学技术而较早发现的新现象。以此为开端,伴随着加速器技术、电子学技术(探测器性能、计算机性能)的进一步发展,在束谱学技术的探测能力不断提高,新的核结构现象如雨后春笋,层出不穷,并促进了核结构理论的完善发展。奇异形变(超形变、八极形变、三轴形变、扁椭形变)、形状共存、带终结、旋称反转、手征对称性破缺、磁转动等这些高自旋态研究中所发现的现象一直是核结构领域的前沿热点话题。融合蒸发反应一般是通过稳定同位素束流轰击稳定同位素靶而实现的。如果把自然界全部可用的稳定束靶组合所生成的融合蒸发反应剩余核比喻成一座岛屿,那么,随着高自旋态研究长期而广泛的开展,岛上几乎每个核素的高自旋态都已经被实验研究过了,在这座岛上已经很难再找到“新核素”了。尽管不存在完全未被研究过的核素,但对岛上许多已知核素的认识依然是不全面的,有待揭示的有价值的核结构现象依然存在。然而,认识这些余留的核结构往往会遭遇巨大的挑战。其中最常见的挑战是对射线和带结构的核素指定。众所周知,来自于靠近晕线的核态之间跃迁的γ射线的强度一般比较大,所以对它们的核素指定往往比较容易。例如,建立与已知态的连接或者测量激发函数往往是核素归属的判定的有效手段。然而,对于一些弱γ射线的核素指定,上述常规的手段可能失效。本论文将展示一条弱布居带的核素指定过程,重要的实验判据来自激发函数的测量。但与常规单谱模式下激发函数测量不同,我们的激发函数测量是在符合模式下进行的。符合模式能够使我们在复杂的γ谱中解析出弱布居带的特征γ射线并观察其强度随着入射束流能量的变化规律。而单谱模式下的激发函数测量则不可能做到这一点,因为这些射线往往被淹没在极其复杂的在线γ单谱中。通过对符合模式下激发函数的测量,我们将前述的弱布居带的归属核素指定为双奇核Cs。与此同时,在前人关于Cs的研究中,有一条带的归属核素存在争议。利用符合模式激发函数,我们能够给出相应的实验判据,并最终将这条争议的带结构的归属核素确定为Cs。本论文的实验工作是在位于北京的中国原子能科学研究院的HI-13串列加速器上进行的。由于束流时间的限制,实验在不同的两个年度里各进行了一次。在第一次实验中,我们用31P束流轰击92Mo靶,二者发生了融合蒸发反应。为了判定弱布居带结构的核素归属,在两个束流能量点进行了实验,分别为135 MeV和140 MeV。由于92Mo是Mo同位素中最缺中子的稳定同位素,同时31P束流相对较重,所以融合蒸发反应的的出射道以包含质子蒸发的出射道为主,剩余核主要分布在高度缺中子的A～120区。经离线分析,119,Cs,118,119,120Xe,117I是两个能量点下的主要核反应产物。对于其中119Cs的研究,已经由课题组内其他同学完成。与此同时,双奇核Cs也是我们的重要研究目标。为了加强对它的研究,我们又进行了第二次实验。这次实验中,依然采用相同的束靶组合,但是束流能量下调为123 MeV,以便更有利于Cs高自旋态的观测。如前一段所述,我们新发现了一条带结构。尽管它的布居相对较弱,并且不能在实验上建立与任何已知核、已知态的连接,但是三个不同能量点下的符合实验为它的归属核素的判定提供了有利条件以及重要信息。最终,我们将该带结构的归属核素指定为Cs。类似地,我们也对另外一条原来已知但核素归属存在争议的带结构进行了激发函数分析,并也将其归属核素指定为Cs。从而,本工作给出了更加完整的Cs的能级纲图。同时,我们提取了各射线以及带结构的基本实验数据,例如γ射线的相对强度、携带角分布信息的ADO(angular distribution ratios of oriented nuclei)比值、耦合带的带内约化跃迁几率比B(M1)/B(E2)比值等等。与奇A核以及偶偶核相比,双奇核具有更高的能级密度,对实验和理论研究都构成了不小的挑战。从近些年来关于双奇核的大量研究中可以看到,对双奇核中的核态进行可靠的自旋、宇称以及组态指定,始终是基础而重要的工作。为了对Cs核中各条带结构进行组态指定,我们首先进行了两方面的基础工作。第一,利用总位能面(Total Routhian Surface,TRS)模型从理论上计算了 Cs中有哪些组态靠近晕线以及它们的关联形变有哪些特征。第二,结合相邻奇A核的实验信息,考虑奇中子和奇质子的相加性效应以及它们之间的剩余相互作用,对Cs中靠近晕线的组态进行了预判,对基于这些组态所形成的带结构的带首激发能进行了近似性的预测。以上两项铺垫工作将对Cs中各带结构的组态指定提供重要的指引。接下来,综合考

关键词：在束γ谱学转动带核素指定组态指定 120Cs

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138Pm核能级结构的实验研究

138Pm核能级结构的实验研究

作者：潘昊楠吉林大学

学位级别：硕士

本论文主要研究Pm的高自旋能级结构。通过重离子融合蒸发反应Te(F,5n)Pm布居了奇奇核Pm的高自旋态,实验中使用的F束流能量为105 Me V。束流由中国原子能科学院的HI-13串列加速器提供。通过符合分析完善了Pm的能级纲图,在前人工作的基础... 详细信息

本论文主要研究Pm的高自旋能级结构。通过重离子融合蒸发反应Te(F,5n)Pm布居了奇奇核Pm的高自旋态,实验中使用的F束流能量为105 Me V。束流由中国原子能科学院的HI-13串列加速器提供。通过符合分析完善了Pm的能级纲图,在前人工作的基础上发现了21个新能级和60多条新的γ跃迁,很大程度上丰富了原有的能级纲图。为了解决Pm在晕带没有观察到旋称反转的问题,采用系统学研究方法,对A～130区奇奇核中πh(?)νh晕带的旋称反转进行了研究,将晕带的带头自旋从8修改为9,新的自旋指定也得到了实验顺排相加性的支持。此外,我们也对负宇称亚晕带进行了详细的研究,其组态被指定为πd[411]3/2(?)νh[514]9/2,并观测到了该带与正宇称晕带之间的8条连接跃迁,进而推测该原子核可能存在八极关联。早期工作的基础上,本工作调整了部分γ跃迁的位置,构建出了一条新的负宇称耦合带,根据顺排角动量分析及邻近原子核的系统性研究,将该带的组态临时指定为πg[413]5/2(?)νh[514]9/2。结合此前对负宇称亚晕带的πd[411]3/2(?)νh[514]9/2组态指定,这两条负宇称带被建议为一对候选的赝自旋伙伴带。基于这样的组态,我们完成了Total Routhian Surface(TRS)计算,计算结果表明,该对结构在较高转动频率处均具有三轴扁椭形变。支持了TRS计算对其三轴扁椭形变的预测。这两条负宇称带回弯之后的组态被分别建议为πd[411]3/2(?)νh[514]9/2(h)和πg[413]5/2(?)νh[514]9/2(h)。对于两条负宇称退耦带,其组态被分别指定为πh[541]3/2(?)νs[411]1/2和πh[514]3/2(?)νi[660]1/2,一条正宇称退耦带的组态被指定为πh(?)f。对于具有较高激发能且溃入到晕带上方的正宇称带,其展现出了较高的初始顺排角动量,同时,结合邻近核相似结构的系统性研究,将该结构的组态临时指定为π(h)(?)νi。

关键词：在束γ谱学高自旋态八极关联赝自旋伙伴带

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双奇核^(188)Au的准粒子带结构研究

高能物理与核物理 2006年第2期30卷 99-104页

作者：方永得张玉虎 M.Oshima Y.Toh 周小红 M.Koizumi A.Osa A.Kimura Y.Hatsukawa T.Morikawa M.Nakamura M.Sugawara H.Kusakari 中国科学院近代物理研究所 Japan Atomic Energy Research Institute TokaiIbaraki 319-1195Japan Department of Physics Kyushu UniversityFukuoka 812-81Japan Chiba Institute of Technology NarashinoChiba 275-0023Japan Chiba University Inage-kuChiba 263-8512Japan

利用在束γ谱学实验技术,通过173Yb(19F,4nγ)反应布居了188Au的高自旋态,并对其准粒子带结构进行了研究．基于实验测量结果,对原有的双奇核188Au能级纲图做了较大的修改．通过系统性比较,对15+以上的能级结构进行了讨论．

关键词：在束γ谱学双奇核^188Au 高自旋态 γ形变

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^(106)Ag高自旋态结构

高能物理与核物理 2006年第10期30卷 966-971页

作者：贺创业竺礼华吴晓光王治民刘颖崔兴柱张振龙孟锐马瑞刚孙惠斌温书贤李广生杨春祥中国原子能科学研究院北京102413 深圳大学理学院深圳518060

利用能量为60MeV的11B束流,通过100Mo(11B,5n)106Ag熔合蒸发反应布居106Ag的高自旋态,用15台带BGO反康的HPGe探测器进行在束γ谱学测量．通过γ-γ符合矩阵开窗分析和DCO比值分析,建立了105Ag新的能级纲图,增加了26条新的γ跃迁和10条... 详细信息

利用能量为60MeV的11B束流,通过100Mo(11B,5n)106Ag熔合蒸发反应布居106Ag的高自旋态,用15台带BGO反康的HPGe探测器进行在束γ谱学测量．通过γ-γ符合矩阵开窗分析和DCO比值分析,建立了105Ag新的能级纲图,增加了26条新的γ跃迁和10条新能级．通过与其相邻同位素奇奇核的系统比较,对106Ag的4条转动带的组态及结构性质进行了初步讨论．

关键词：高自旋态在束γ谱学能级纲图转动带

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^(139)Pm核中磁转动带的研究

原子核物理评论 2012年第1期29卷 45-51页

作者：张宁涛张玉虎周小红柳敏良郑勇郭应祥雷祥国丁兵胡钧马飞陈亮王世陶吴晓光郑云中国科学院近代物理研究所甘肃兰州730000 中国科学院研究生院北京100049 中国原子能研究院北京102413

通过重离子熔合蒸发反应116Cd(27Al,4n)布居了139Pm的高自旋激发态,用12台高纯锗探测器(HpGe)阵列进行了在束γ-γ符合测量。基于γ-γ符合关系及139Pm核已知的能级信息,建立了两条ΔI=1的负宇称带。利用相邻核能级结构的系统性和依据... 详细信息

通过重离子熔合蒸发反应116Cd(27Al,4n)布居了139Pm的高自旋激发态,用12台高纯锗探测器(HpGe)阵列进行了在束γ-γ符合测量。基于γ-γ符合关系及139Pm核已知的能级信息,建立了两条ΔI=1的负宇称带。利用相邻核能级结构的系统性和依据半经典的核子-核子有效作用的理论模型(SPAC)对这两条带能级结构进行了定量计算,认为它们属于磁转动带。

关键词：在束γ谱学扁椭形变磁转动集体转动

双奇核^(170)Re高自旋转动带分析(英文)

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原子核物理评论 2010年第2期27卷 140-145页

作者：王华磊宋立涛赵维娟刘忠侠张玉虎周小红郭应祥雷祥国柳敏良郑勇温淑贤竺礼华吴晓光许甫荣郑州大学物理工程学院河南郑州450001 中国科学院近代物理研究所甘肃兰州730000 中国原子能研究院北京102413 北京大学技术物理系和教育部重点实验室北京100087

通过重离子熔合蒸发反应142Nd(32S,1p3nγ)170Re布居了缺中子双奇核170Re的高自旋激发态,识别出了该核的一条转动带并建议了其组态为πh1/2 νi13/2。基于对同中子素能级系统性、旋称反转系统性、带内B(M1)/B(E2)、准粒子Routhians、... 详细信息

通过重离子熔合蒸发反应142Nd(32S,1p3nγ)170Re布居了缺中子双奇核170Re的高自旋激发态,识别出了该核的一条转动带并建议了其组态为πh1/2 νi13/2。基于对同中子素能级系统性、旋称反转系统性、带内B(M1)/B(E2)、准粒子Routhians、动力学转动惯量和Total Routhian Surface(TRS)等带结构特征的详细分析和讨论,进一步确认了对A=170核区目前最缺中子双奇核高自旋转动带组态、宇称和自旋值的指定。

关键词：转动带双奇核在束γ谱学

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GASP—在束γ装置

核电子学与探测技术 1996年第3期16卷 185-188页

作者：郭应祥中国科学院近代物理研究所

本文介绍了一套大型在束γ谱仪－ＧＡＳＰ，它属于意大利国家核科学院（ＩＮＦＮ）ＬＮＬ实验室。谱仪主要包括：４０个带ＢＧｏ康普顿抑制器的ＨＰＧｅ探测器，８０个ＢＧｏ滤波器探测器以及４０个△Ｅ和４０个Ｅ带电粒子探测器。ＧＡ... 详细信息

本文介绍了一套大型在束γ谱仪－ＧＡＳＰ，它属于意大利国家核科学院（ＩＮＦＮ）ＬＮＬ实验室。谱仪主要包括：４０个带ＢＧｏ康普顿抑制器的ＨＰＧｅ探测器，８０个ＢＧｏ滤波器探测器以及４０个△Ｅ和４０个Ｅ带电粒子探测器。ＧＡＳＰ还可与一台该实验室现有的反冲质量谱仪ＣＡＭＥＬ进行符合测量实验。在当时，这是世界上最先进的一套原子核结构研究的实验设备。

关键词：在束γ谱学康普顿抑制 γ谱仪