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奇奇核~(130)Cs高自旋态谱学研究

于德洋  
【摘要】:原子核是一个具有多种激发方式的独特的多体系统,原子核内的单粒子运动与集体运动之间的竞争及相互作用,是决定原子核结构的重要因素。研究处于从球形核向大形变核过渡区的核不仅可以提供原子核集体激发和单粒子激发两种结构信息,而且还可以提供不同粒子轨道与集体自由度之间的相互作用。在满壳附近的核是球形核,主要表现为单粒子结构;在远离满壳时,原子核将发生很大的形变,其能级结构表现出很强的集体运动特征。广义上的A~130过渡区核是指从原子序数Z=50的满壳球形核与大形变的稀土核(Z57)之间的原子核。过渡区的原子核在构成上普遍具有两个特点:一个是这些核的价质子和价中子都处于h11/2支壳层,而且质子和中子的费米面分别处于h11/2支壳的下部和中上部,具有相反的形状驱动效应;另一个是这些核的γ形变较软,三轴形变位能面很平缓,很容易产生三轴形变。正是由于这个核区的原子核有上述特点,它们的高自旋态呈现出了十分丰富的结构特征,一直是原子核高自旋态研究的热点区域。本论文利用在束核谱学的实验手段,重点开展了位于A~130区的奇奇核130Cs的高自旋态谱学的实验研究,其具有γ软形变的特点,形状变化深受占据不同Nilsson轨道的价核子影响,并因此展现出各具特色的核结构现象。通过对这些现象的研究,可以加深对这些核自身的核谱学的认识,丰富整个A~130区高自旋态谱学的系统学规律,并有助于核理论的进一步深入和完善。 本论文首先介绍了原子核结构以及原子核高自旋态的研究历史和现状,介绍了几种用来解释原子核的某些性质的重要的核结构模型,并且总结了A~130过渡区原子核高自旋态呈现出的能级结构特点。 论文的第二部分介绍了在束γ谱学的实验过程和实验方法,包括布居原子核高自旋态的几种常用的方法以及离线数据分析方法。 论文的第三部分利用马英君教授于2000年在日本筑波大学的串列加速实验室进行的~(124)Sn(~(10)B,4n)和~(124)Sn(~(11)B,5n)两个重离子融合蒸发反应实验获得的原始数据,对奇奇核130Cs的高自旋态能级结构进行了研究。原始数据经过反演建立了三个二维E_γ-E_γ对称化符合矩阵和三个DCO矩阵。在数据预处理过程中,计算了给定束靶组合的激发能曲线,并利用标准源133Ba(主要用于低能部分)和152Eu(主要用于中高能部分)对探测阵列进行了效率刻度,归一化以后得到本探测阵列总的效率刻度曲线。根据γ跃迁间的符合关系、能量、强度和DCO比值等信息搭建了新的能级纲图,对纲图中所观测到的新的跃迁进行了细致的阐述与深入的物理讨论。本次试验取得的研究成果如下: 1.对原有的~(130)Cs能级纲图进行了完善,新观测到了50多条γ跃迁,将πd5/2υh11/2组态带优惠分支的自旋推到更高,使h11/2g7/2组态带非优惠分支的能级结构更加完整并且颠倒了该带与低激发态之间两条连接跃迁102.9和804.1keV的摆放位置。新建立了两个偶极带,并发现了这两个带与原有的带之间多条连接跃迁。在低激发态能级也观测到了多条新的跃迁。 2.建立了4个新的转动带(带6-9),试探性地将带6,带7和带8的组态分别指定为πh_(11/2)*d_(5/2)*(Vh-(11/2))~2,πh_(11/2)*d_(5/2)和πh_(11/2)*h_(11/2).带6和带8中都只含有偶极特性的带内跃迁,但是它们的带头激发能却相差很多,所以我们认为这两个带分别是四准粒子和二准粒子偶极带,同时原子核可能呈现扁椭形状。在新建立的带和原有的带之间发现了多条新的连接跃迁,借助于这些跃迁的能量和DCO比值等信息我们对新建立的带的自旋和宇称进行了指定。 3.带8和晕带之间新观测到了两条连接跃迁177.6和306.7keV。借助于这两条跃迁的建立,我们确认了5同质异能态的激发能的正确性,为~(130)Cs晕带(πh_(11/2) υh_(11/2)组态带)的自旋指定提供了坚实的实验基础。在此基础上对奇奇核118-132Cs的激发能做了系统学研究,发现~(120,122)Cs的晕带自旋指定不能满足以此实验为基准所做的激发能系统学规律。 4.带5中观测到了三条新的带内跃迁,完善了该带非优惠分支的能级结构,并且发现了多条带5与已知能级之间的连接跃迁,借助于这些跃迁的DCO比值我们对带5的自旋进行了重新的指定,结果比R.Kumar等人指定的自旋值减少1。除了上述几条跃迁之外,其他所有相关的跃迁的DCO比值也支持我们的跃迁指定,并且以本工作指定的自旋为基础所做的旋称劈裂随自旋变化的曲线也满足A~130核区旋称反转的变化规律。 论文的第四部分是结论,对本实验取得的研究成果进行了总结。


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