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投影壳模型及其在原子核高自旋态研究中的应用

赵越  
【摘要】:当今核物理研究的重点是探索极端条件下原子核的性质,以各种手段将原子核推向某些极端状态,推向稳定极限,寻找极端状态下新的物理现象并探索解释并预言这些现象的普遍规律是今后长时期内核物理所要面对的问题和任务。原子核的高自旋态的研究就是在这种背景下在上世纪七十年代展开的。本文主要的目的是探讨处于高质量区和一些形变不稳定的中等质量区的原子核在高自旋状态下所表现出来的性质,并从理论上给与解释。 首先我们对核结构研究的现状进行了概括,回顾了核结构研究历史,介绍了当今核结构研究的几个前沿问题。阐述了核结构相关理论知识,简单介绍了几个研究原子核集体转动理论模型,比如粒子-转子模型、相互作用玻色子模型、推转壳模型以及较新的投影壳模型,以及它们各自的优缺点。随后,详细介绍了本文工作用到的投影壳模型的理论框架,我们用该理论作了以下三个方面的工作。 我们用投影壳模型对奇中子超重核253No进行了系统研究,通过与实验能级纲图的比较,我们发现理论预言在低自旋下与实验符合的很好,在高自旋时会比实验值偏高,这说明目前壳模型的基矢以及哈密顿量的选取对于该重核区可能还不完备,我们的计算结果正确再现了旋称劈裂的变化,通过对247,249,251,253No四个同位素旋称劈裂和能带图的比较,我们从理论上预言了奇中子核的旋称劈裂随着中子数增加而发生延迟,并且劈裂的幅度也随之减小。 在投影壳模型的框架下,我们对超铀元素240-242-244Pu的晕带结构进行了研究。我们发现,为了对244Pu的回弯现象给出正确的解释,对质子主壳N=6的Nillson参数κ有回弯的根本原因。我们用了类似的改进对242Pu和240Pu进行了计算,发现没有这种改进,理论值与实验值偏差很大,预测242Pu在自旋I=26和I=30之间有很小的回弯,解释了240Pu没有高自旋回弯现象的成因。由于Nilsson单粒子能级是很多模型的出发点,而现在关于核的高自旋数据已经非常丰富,我们认为系统性的重新研究Nilsson单粒子能级分布对从理论上描述核的高自旋态是十分必要的。。 我们研究了80Rb核的正宇称带转晕带的旋称劈裂和反转特征,用PSM理论解释了产生这种现象的原因,并且用PSM程序对此进行了计算,结果发现我们PSM的准粒子带图可以说明定性说明旋称反转产生的机制,因为过渡区奇奇核存在单粒子运动与集体运动的强烈竞争,只考虑准粒子的耦合是不够的,还考虑原子核形状的变化对计算结果的影响,我们在低自旋时采用长椭球形变,而高自旋时仍沿用A≈80区核素常见的扁椭球形变,就能很好地重现实验测得的旋称反转现象,这表明在PSM中需要考虑三轴形变的因素 最后,我们总结了本文工作的要点,讨论了投影壳模型的优点和不足,并对今后的工作方向进行了展望。


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