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自从1985年I.Tanihata等人发现11Li晕结构以来,利用放射性束流研究不稳定核结构就成为了核物理领域重要前沿课题之一。
关于不稳定核8Li的结构,被许多理论和实验研究过。目前普遍认为是像8B一样具有三体结构。8Li最外层中子的结合能(En=2.0MeV)比较小,而且其镜像核8B也已被确认是质子晕结构。这暗示8Li可能具有晕结构。许多理论如:团簇模型,壳模型。相对论平均场模型,Hartree-Fock和ab inito等都对8Li的结构做过讨论。由于缺乏足够的实验数据,理论上关于8Li的结构还是没有明确的结论。与此同时,一些科学工作者试图从实验上利用放射性束流通过测量反应截面的方法得到8Li的结构,由于测量数据及用于提取密度分布的Glauber模型自身存在的问题使得8Li的结构依然没有一个明确的定论。
由于8Li核结构的问题没有解决,导致与之息息相关的重要问题也不能及时很好地得到解决。
在非标准大爆炸核合成理论中,低能7Li(n,γ)8Li俘获反应是合成核质量数A＞8的关键反应。其反应率直接决定着质量数A＞8的核,尤其是丰中子核的丰度。其镜像反应:低能7Be(p,γ)8B俘获反应是解决太阳高能中微子的关键反应。此反应的S因子在低能区(Ec.m.=20keV)目前无法在实验上直接测量,只能通过模型利用已有的高能点的数据外推得到。与之外推相关的是,低能区7Li(n,γ)8Li俘获反应截面是7Be(p,γ)7B反应外推模型的输入参数,其精度直接影响7Be(p,γ)8B反应的外推精度。
与7Be(p,γ)8B俘获反应相类似,测量低能区7Li(n,γ)8Li俘获反应截面也非常困难,现有的实验数据也存在很大的分歧。因此,也需要理论的外推。近来,有效场论(Effective field theory)给出了非常好的外推结果。然而,此模型所依赖的单自由参数在实验上还有很大的不确定性,事实上有效场论也不太适合对少体系统的计算。与有效场论相反的是以核结构为基础的团簇模型(Cluster Model),此模型被认为可以给出更合理的结果。但是,由于缺乏8Li具体的核结构,这个模型给出的结果也有很大的不确定性。因此,对理解7Li(n,γ)8Li反应,甚至7Be(p,γ)8B反应,8Li的核结构是非常重要的。
鉴于此,我们利用日本放射性医疗研所的加速器装置,在一个很苋的能区中精确地量了8Li和12C,9Be,27Al和CH2的反应截面。结合高能点的实验数据,我们利用修正的Glauber模型精确提取了8Li的可靠的密度分布。研究结果表明,8Li有一个相对于8B略小的拖尾结构。同时利用提取的8Li的密度分布,我们合理地解释了低能区7Li(n,γ)8Li俘获反应截面。