[科普中國]-豐中子同位素

概念

A～100豐中子核區(qū)遠離β穩(wěn)定線，通過對其碎裂的順發(fā)Y譜的研究可以得到一系列這個核區(qū)的微觀結(jié)構(gòu)特征：系統(tǒng)性的形變變化特征，大的四級形變的瞬間突變，超變形基態(tài)和各全同帶，還有三軸超形變，形狀相交，單粒子和集體運動，新的準粒子帶等。在這個區(qū)域，價核子開始填充g9/2質(zhì)子軌道和h11/2尼中子軌道，核結(jié)構(gòu)對于組態(tài)的單粒子能級的占據(jù)非常敏感，原子核的能譜性質(zhì)隨著中子數(shù)和質(zhì)子數(shù)的變化而相應變化。該區(qū)域具有非常重要的特性：Z=40的滿殼效應，N=56的亞球殼層和N≥60核區(qū)的基態(tài)大形變。Sr和Zr同位素鏈能級結(jié)構(gòu)不僅體現(xiàn)形狀共存，而且存在(Z，N=40，56)的亞球形殼層與(Z，N=38，60)的大形變殼層及N=58的球形核到N=60的大形
變核的突變。在中子數(shù)為N=58和59的Sr和Zr同位素中觀測到突然出現(xiàn)的大形變激發(fā)態(tài)和近球形的基態(tài)共存的現(xiàn)象，隨著中子數(shù)的增加，由于Z=38，40和N=60殼的共同作用的增強，將會有大的基態(tài)形變的出現(xiàn)。比如，在98Sr和100Zr核將出現(xiàn)形狀共存和組態(tài)混合現(xiàn)象；102Sr核在2+態(tài)時的形變是所有中重偶偶核中最大的；104Zr核
具有除102Sr核之外的最大的變形的2+態(tài)。對于Sr和Zr同位素中的偶偶核，它們的基態(tài)轉(zhuǎn)動帶的的轉(zhuǎn)動慣量都比較大，換句話說，在這些核中，對關聯(lián)相對比較弱。而且，在這些同位素核中，也觀察到了更多的新的高自旋暈態(tài)能級，準粒子帶。1

豐中子同位素應用重豐中子同位素Th半衰期測定用60 MeV/u 18O離子轟擊天然鈾靶，通過多核子轉(zhuǎn)移反應產(chǎn)生重豐中子同位素237Th。使用改進的相對快的分離釷的放射化學流程，從大量鈾和復雜反應產(chǎn)物混合物中分離釷，用高純鍺（HPGe）探測器聯(lián)同多道分析器對化學分離的釷樣品做離線γ射線譜學研究。通過對237Th子體237Pa（半衰期8.7min）的853.7keVγ射線的生長-衰變曲線的分析，確定237Th的半衰期為4.69 0.60min。2

豐中子氮同位素β-衰變的理論研究遠離穩(wěn)定線的原子核通常都會發(fā)生β衰變，因此β衰變是用來研究奇特核的有效方法。豐中子核可以發(fā)生β-衰變，甚至可以發(fā)生β緩發(fā)中子發(fā)射或β緩發(fā)α衰變等。β衰變按照發(fā)射粒子的自旋性質(zhì)可以分為Fermi躍遷和Gamow-Teller躍遷，其中Gamow-Teller躍遷敏感地依賴于原子核的結(jié)構(gòu)特點，與子母核的初態(tài)和末態(tài)的自旋宇稱相關，與初末態(tài)的波函數(shù)相似程度相關。Gamow-Teller躍遷在理論和實驗方面都有重要的意義。3

豐中子錳同位素的殼模型計算殼模型是原子核結(jié)構(gòu)理論中最為微觀和基礎的模型。 基于球形基矢的大規(guī)模殼模型計算被廣泛地應用于 pf 殼豐中子核素的結(jié)構(gòu)研究。 對于pf殼 Z 28的核素而言，隨著中子數(shù) N 的增大并逐漸靠近 N = 40 時，其結(jié)構(gòu)將明顯地受到中子激發(fā)到 pf殼之上g9/2 軌道甚至是d5/2 軌道的影響。一些典型的適用于該核區(qū)較輕核素的 pf 殼相互作用，如 GXPF1、KB3、 FPD6 等已無法討論與中子g9/2 軌道激發(fā)相關的結(jié)構(gòu)問題。因而，發(fā)展超越 pf 殼模型空間的有效相互作用，成為該核區(qū)大規(guī)模球形殼模型計算的重要課題。 Lenzi等4利用在 pfg9/2d5/2 的模型空間下建立
的一個混合型的有效相互作用 LNPS，研究了 Z28的偶偶核豐中子同位素的低激發(fā)態(tài)，成功地預言了由于中子 g9/2 軌道和 d5/2 軌道的闖入，使得體系集體性突然增強，在N=40閉殼附近形成所謂的反轉(zhuǎn)島。Coraggio等5基于多體微擾理論，利用 Vlow-k方法重整高精度的 CD-Bonn 核核散射勢，得到的有效相互作用，分別在截斷的 pfg9/2 和 pfg9/2d5/2 兩種模型空間下系統(tǒng)比較了Z28， N = 28 - 40 不同核素同位素鏈的低激發(fā)態(tài)和 E2 躍遷，強調(diào)了中子 d5/2軌道激發(fā)在該豐中子核區(qū)的重要性。而文獻6則利用 pf殼的 GXPF1Br 相互作用與來源于中心力、張量力的 VMU相互作用所共同決定的有效相互作用，在一個截斷的 pfg9/2d5/2 模型空間下考察了 N35， Fe 和 Cr 豐中子同位素從低級激發(fā)到高自旋的正負宇稱態(tài)，并指出一中子的 g9/2 激發(fā)對于增強體系長橢形變具有重要作用。7