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作者：贾娟娟中北大学

学位级别：硕士

双β衰变是现代核物理和粒子物理学中意义深远的课题之一,不仅对理解强相互作用和弱相互作用的规律有重要意义,还有助于研究标准模型之外的新物理机制。众所周知,无中微子双β衰变(0νββ)实验是探索中微子性质的重要方法,然而目前实... 详细信息

双β衰变是现代核物理和粒子物理学中意义深远的课题之一,不仅对理解强相互作用和弱相互作用的规律有重要意义,还有助于研究标准模型之外的新物理机制。众所周知,无中微子双β衰变(0νββ)实验是探索中微子性质的重要方法,然而目前实验尚未发现0νββ衰变存在的证据,相关的理论计算结果不完全一致。有中微子双β衰变(2νββ)作为与0νββ衰变最接近的衰变过程,其半衰期详细的测量与计算可以作为研究0νββ衰变的方向之一,为物理学其它领域的发展提供借鉴,所以2vββ衰变具有重大的研究意义。目前理论上约有90种原子核可以发生双β衰变,但实验只测出了14种左右,由此可见相关的理论研究是很有必要的。本文基于原子核壳模型方法,对质子数Z=40-50区域内不稳定原子核的波函数、核矩阵元、相因子等物理量进行了计算。此外,还理论预言了 4个核的双β衰变半衰期。我们的研究表明,94Zr和104Ru拥有较短的半衰期,考虑到这两种原子核拥有较大的同位素丰度,所以近期这两个原子核的双β衰变很可能被实验观测到。最后,通过对核矩阵元收敛规律的研究,发现了94Zr的单态支配(SSD)性质。论文的主要内容包括:1、双β衰变的研究是当前核物理、粒子物理领域的热点问题。本文概述了双β衰变研究的意义和进展。介绍了双β衰变,包括有中微子双β衰变(2νββ)和无中微子双β衰变(0νββ),的基本理论。2、本文在原子核壳模型的理论框架下研究了Z=40-50区域中部分原子核的双β衰变性质。壳层模型是公认的可靠的原子核结构模型之一,其计算结果对实验和理论有重要的参考价值。本文详细介绍了原子核壳模型的相关理论以及在计算双β衰变时涉及的模型空间、等效核子间相互作用、淬火因子等细节问题。3、对质子数Z=40-50区域内不稳定原子核的双β衰变进行了计算,列举出了本文的研究结果,包括半衰期、核矩阵元、相因子等信息。此外,了解核矩阵元的收敛规律有助于更精确的计算双β衰变性质;如果单态支配理论得到证实,2νββ衰变的半衰期就可以通过单β-衰变和电子俘获(EC)来确定。本文通过对核矩阵元收敛规律的研究,得出了 94Zr和96Zr满足单态支配的结论。4、最后,对论文的研究工作进行了总结,展示了研究中取得的实际成果,为今后相关双β衰变理论研究提供参考,并对未来工作进行了展望。

关键词：双β衰变壳模型核矩阵元半衰期单态支配性质

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基于原子核壳模型研究双β衰变核矩阵元的收敛问题

基于原子核壳模型研究双β衰变核矩阵元的收敛问题

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作者：胡玥中北大学

学位级别：硕士

作为现代核物理和粒子物理学中意义深远的课题,原子核的双中微子双?衰变(2???)是一个极其特殊的二阶弱相互作用的过程。研究2???衰变不仅对理解强相互作用和弱相互作用的规律有重要意义,还可以帮助寻找新的有效核子-核子相互作用。尽管... 详细信息

作为现代核物理和粒子物理学中意义深远的课题,原子核的双中微子双?衰变(2???)是一个极其特殊的二阶弱相互作用的过程。研究2???衰变不仅对理解强相互作用和弱相互作用的规律有重要意义,还可以帮助寻找新的有效核子-核子相互作用。尽管无中微子双?衰变(0???)实验是探索中微子性质的重要方法,但2???衰变半衰期详细的测量与计算开辟了0???衰变实验探索的新视角,为寻找新的物理学提供了良好的借鉴。双?衰变实验上需要极其干净的本底环境以及富集度高的被测物,整个实验过程具有挑战性,因此开展相关的理论研究十分有必要。本文采用壳模型方法计算了质量数A=36-136范围内六个原子核(Ar、Ca、Ca、Cr、Zn和Xe)的双?衰变,研究了原子核2???衰变核矩阵元的收敛问题。论文的主要内容包括:1.基于原子核壳模型方法计算了Cl原子核的能级与这些能级的?跃迁几率;计算了Ar、Cl、Cl、P、Ca以及Ca这些原子核伽莫夫-泰勒?衰变的核矩阵元,验证了伽莫夫-泰勒求和定律(Gamow-Teller sum rule)。这一系列的计算,切实有力的证明壳模型方法计算核的波函数的可靠性。2.本文计算了质量数A=36-136范围内的6个原子核的双?衰变的半衰期、核矩阵元和相空间因子的理论值;讨论了单态支配(single-state dominance,简称SSD)假说对于这些原子核的适用性。3.核矩阵元的计算涉及到中间核大量的1态,目前还没有关于核矩阵元收敛问题的讨论。本文系统地研究了六个原子核2???衰变核矩阵元的收敛问题。根据壳模型的计算结果,总结了核矩阵元的收敛经验公式,并验证了此公式对不同模型空间以及不同相互作用的适用性与可行性。本文基于壳模型方法对2???衰变核矩阵元收敛问题的研究,为2???衰变理论计算核矩阵元提供了重要的理论支持及良好的借鉴思路,也为0???衰变探索中微子性质提供了全新的视角。

关键词：双?衰变壳模型核矩阵元半衰期收敛

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形变核系统无中微子双贝塔衰变矩阵元和能谱统计的IBM-2模型分析

形变核系统无中微子双贝塔衰变矩阵元和能谱统计的IBM-2模型分析

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作者：那贵秀辽宁师范大学

学位级别：硕士

质子-中子相互作用玻色子模型(简称IBM-2)具有较好的壳模型基础,不仅能够描述与微观平均场结构密切相关的核结构现象(如阿拉法衰变和贝塔衰变),而且能够在现实玻色子数情况下模拟重核系统的能谱涨落。本文细致检验了IBM-2框架下计算无... 详细信息

质子-中子相互作用玻色子模型(简称IBM-2)具有较好的壳模型基础,不仅能够描述与微观平均场结构密切相关的核结构现象(如阿拉法衰变和贝塔衰变),而且能够在现实玻色子数情况下模拟重核系统的能谱涨落。本文细致检验了IBM-2框架下计算无中微子双贝塔衰变核矩阵元的各个模型细节。进一步利用IBM-2拟合了154Sm与154Gd的低激发谱结构,结果表明IBM-2可以较为准确地再现这两个形变核素的激发能和电四极跃迁几率的实验数据。利用拟合得到IBM-2波函数,本文计算了这两个形变核之间的无中微子双贝塔衰变核矩阵元(主要包括费米项和伽莫夫-泰勒项)。此外,本文还基于IBM-2框架利用两种统计方案(最临近能级间距分布和能谱刚度)对形变核系统的能谱涨落进行了理论分析。结果表明,与154Sm与154Gd对应的动力学系统的振动谱结构接近于混沌极限,进而在现实模型条件下证实了之前在大玻色子数极限下唯象分析得到的结论。

关键词：相互作用玻色子模型无中微子双贝塔衰变核矩阵元能谱统计

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无中微子双β衰变相关的中微子势（英文）

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原子核物理评论 2017年第1期34卷 82-86页

作者： Yoritaka Iwata 东京工业大学技术创成研究院芝浦工业大学数学系

介绍了在双β衰变中的闭合近似下的原子核矩阵元,并在此基础上研究了无中微子双β衰变的中微子势部分及统计性质。分析结果显示,费米型和伽莫夫-泰勒型矩阵元部分贡献了几乎相等的正值,并且费米型部分一般比伽莫夫-泰勒型部分的贡献稍大... 详细信息

介绍了在双β衰变中的闭合近似下的原子核矩阵元,并在此基础上研究了无中微子双β衰变的中微子势部分及统计性质。分析结果显示,费米型和伽莫夫-泰勒型矩阵元部分贡献了几乎相等的正值,并且费米型部分一般比伽莫夫-泰勒型部分的贡献稍大,而张量部分的贡献虽小但不可忽略,其中有少量矩阵元为负。阐明了无中微子双β衰变的中微子势中费米型、伽莫夫-泰勒型及张量部分大于零矩阵元的关联。该统计结果粗略地揭示了这些组份对原子核矩阵元的贡献。

关键词：无中微子双β衰变中微子势核矩阵元

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