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奇质子核~(131)Cs的集体能级

邱远  
【摘要】: 研究处于从球形核向大变形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。特别是A~130过渡区的原子核在构成上有两个特点:一个是这些核的价质子和价中子都处于支壳层,而且质子和中子的费米面分别处于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h1 1/2h11/2γ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,例如带终结,旋称反转,长椭与扁椭的形状共存,手征双重带等。在奇质子核131Cs费米面附近,分布着, , ,等Nilsson轨道。通过对建立在这些组态上的转动带进行研究,将有助于理解单粒子运动与核实集体运动的耦合图像。以往关于131Cs核的研究并未有组态带及带优惠分支上的γ振动带的报导,探索这些组态带的存在与否将有助于从系统学角度对Cs同位素的核结构性质获得更加全面的认识,特别是关于各态能量随中子数变化的演化规律。因此本工作选取131Cs核对其高自旋态进行研究。 本论文首先介绍了原子核高自旋态研究实验技术方面的进展,并综述了A~130过渡区原子核高自旋态能级结构的特点。 论文第二部分介绍了在束γ谱学的实验过程和方法,包括布居原子核高自旋态的几种方法, HI-13探测阵列,电子学和数据获取系统,在线实验值测量以及离线数据分析方法。 论文第三部分利用小松原哲郎博士于2003年在筑波大学的串列加速实验室进行的124Sn (11B , 4n) , Ebeam = 57 MeV反应获得的原始数据,对奇A核131Cs的高自旋态能级结构进行了系统研究。原始数据经过反演建立了一个总符合计数约为9. 4×107的二维Eγ? Eγ矩阵,一个DCO矩阵。在数据预处理时,计算了给定束靶组合的激发能曲线,并用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,归一以后得到本探测阵列总的效率刻度曲线。接着对符合分析从原理和操作上进行了详细介绍,首次提出了自洽的原子核退激几率观点。并给出了自己的纲图构建方法:⑴.编写C程序在原能级纲图寻找新发现γ射线位置⑵.类比种系发生树实现能级纲图自动构建接着结合本次实验所构建的新的131Cs纲图对本次实验取得的结果进行了细致阐述,并进行了相关物理讨论,本次实验获得的研究结果如下: 1.原有能级纲图进行了完善:新发现了近30条跃迁,将晕带回弯以后的部分推向更高的自旋,最高达到了;原有的两个三准质子带5,6结构被大大扩展,首次观测到两个带的可能非优惠分支;原有强耦合带4旁首次观测到了一个新的转动带。 2.获得了各γ射线相对强度、DCO比值等基本核数据信息。并在此基础上对能级的自旋和宇称进行了指定。对?I=1的耦合带,提取了带内B(M1)/B(E2)比值的实验测量值。 3.对各转动带在转动坐标系下的能量(Routhian)和顺排(alignment)行为进行了研究。结合推转壳模型的计算阐述了各带的回弯机制。首次在三准粒子组态带(带6)转动频率hω≈0.5MeV处观测到了基于顺排的上弯结构,说明在带6最高部位原子核的结构很可能是五准粒子组态。 4.结合推转壳模型,以及借助B(M1)/B(E2)比值的实验结果与几何模型理论预期的比较,对各转动带的组态进行了指定。研究结果支持Kumar等人对晕带(带),两个单准质子带(带,带),以及其余五个3准粒子带(B4-B8)的组态指定。对本次实验新观测到的带9,从已建立部分的特征推测,具有和带4相似的组态。 5.对三准质子组态带以及混合质子中子带出现的集体运动和单粒子运动的竞争以及共存现象进行了简单研究,笔者猜想如果实验条件足够好,有可能观测到带常见的带终结现象。 6.在奇A的Cs同位素中,对基于质子轨道和质子轨道转动带的带头激发能以及自旋宇称进行了系统的比较研究,并尝试对先前指定为7 / 2 g 5 / 2 d127Cs和129Cs核带以及带非优惠分支的转动带进行了重新组态指定,重新指定后, Cs同位素链中带头激发能和自旋出现了明显系统规律,且在较重Cs同位素5 / 2 d 7 / 2 g7 / 2 g127,129,131,133Cs中,其与带带头激发能差,有随中子数增加而单调减小的关系,直至到5 / 2 d133Cs处两个能态发生反转。 论文第四部分总结了本次实验的研究成果,并给出了未来工作的展望。


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