论文部分内容阅读
壳模型是研究核结构的基础性模型之一。该模型通过考虑自旋-轨道耦合，成功地给出了实验上发现的“幻数”，并成功地将其应用到稳定线附近的原子核结构的研究中。近些年实验与理论上都发现传统的“幻数”，在非常丰中子区域的原子核中会变发生变化。例如，传统的N=8、20幻数失去其幻数性质，新的幻数N=16的出现。理论研究表明，核子与核子之间的相互作用中的张量力是引起壳结构发生改变而使传统的幻数消失，新的幻数产生的重要原因之一。因此，对于远离稳定线原子核结构的研究已经成为近些年核物理实验及理论上的研究热点。 132Sn是一个非稳定的双幻核，处于丰中子区域。但是132Sn表现出了通常双幻核的性质，例如，较高的第一2+激发态、较小的从第一2+激发态到基态的跃迁概率以及双中子分离能突然地下降等。自然地，研究N=82在更加丰中子核中的变化是十分令人向往的。另外，质量在A=130左右，N=82附近的原子核的性质对于核天体物理学是非常重要的。这是由于形成我们所在的宇宙中元素的重要反应——中子俘获过程中的快过程恰好经过这一区域。研究这一区域原子核的性质将非常有利于人类去了解宇宙中元素形成的机制。 偶偶核的第一激发态是用来研究原子核结构及壳随着中子数演化的典型的实验观测量。弹核碎裂反应对于产生偶偶核的低激发态有着明显的优势。通过敲出若干核子，可以较为容易地把所要研究的核激发到较高的激发态。原子核在衰变过程中伴随着γ光子的放出，因此可以利用在束γ谱学方法获得激发态的信息。另外，在束γ谱学允许使用较厚的靶，可以大大提高远离稳定线核子的产额，进而提高实验的效率。 由于实验条件的限制，到目前为止只有很少的实验来研究中子幻数N=82在丰中子区域的原子核中的性质。日本理化学研究所刚刚建成的大型装置RIBF，有着世界上加速能力最强的超导回旋加速器(SRC)，结合新一代的放射性分离分析谱仪BigRIPS，为研究N=82附近原子核的性质提供了机会。 本工作就是在RIBF的BigRIPS束流线上完成的。实验利用在束γ能谱学的方法，结合二次反应，即先用高强度的238U初级束裂变产生含有Sn、In、Cd等次级束，再利用这些混合的次级束打次级靶9Be，发生次级弹核碎裂反应，从而产生非常丰中子的Pd同位素。处于激发态的Pd核在退激过程发射γ光子，通过测量偶偶Pd丰中子同位素退激发时发射的γ得到其低激发态的信息。利用这些激发态的信息来研究经典中子幻数N=82在同位旋极不对称的原子核中的行为。 本工作是第一次成功地把在束γ谱学测量方法在中高能区(～240 MeV/u)应用到中重核（原子核质量～130）区域，为今后类似的实验提供了参照。与此同时，通过实验数据提取的132Sn+9Be在240 MeV/u的反应能量下的碎裂截面要比GSI在840 MeV/u的反应能量下测得的碎裂截面明显增大。这种次级束的碎裂反应（两步过程）很可能是产生更加丰中子同位素的有效手段。 本工作成功地得到了120,122,124,126Pd的第一激发态（即2+），以及120,122Pd的4+态。由此，Pd的第一激发态系统学曲线被推广到了N=80，即126Pd。通过与Xe的2+态数据及理论计算的比较，发现Pd同位素中的2+能级具有奇特的系统学性质，这一行为有可能是N=82这一主壳变弱引起的，及N=82幻数在非常丰中子区有演变的可能。本工作的结果，为今后研究N=82在这一区域原子核的行为提供了新的指导。