原子核的α衰变是重核和超重核的一种主要衰变模式,在现今超重核的研究以及新元素和新核素的鉴别中发挥着至关重要的作用。早在1928年,Gamov等人利用量子力学隧穿效应对其进行了成功的解释,成为当时支持量子力学统计诠释的一条重要证据。然而,目前科学家们仍不完全清楚α粒子在母核中如何形成以及如何准确地计算其形成几率,这导致了α衰变半衰期不能被精确计算。这个著名难题吸引了很多理论核物理学家的长期关注。
经过十余年坚持不懈的努力,中国科学院近代物理研究所科研人员及其国内合作者另辟蹊径,建立了全新且微观的α粒子形成几率模型——多步模型。研究成果于近日发表在Physics Letters B上。
与以往任何模型的物理图像所不同的是,该模型认为母核首先跃迁到中间态,中间态再跃迁到子核+(2n-2p)态,然后两质子和两中子在核表面自发装配形成α粒子(如图1所示)。
中间态有各种不同的构型,相应地存在很多形成α粒子的通路,最终需要将不同通路的贡献求和。基于初末态波函数的重叠,科研人员推导了子核的形成几率,假定α粒子的形成几率与子核的形成几率相同,给出了α粒子形成几率Sα的表达式。在不引入任何可调参数的情况下,科研人员对球形或近球形的Po、Rn、Ra等典型的α衰变同位素进行了计算(这些核的α衰变分支比几乎为100%,且半衰期均已被实验上准确测量,同时也不涉及衰变到转动末态的问题,是检验理论模型的最佳对象)。科研人员所使用的方法没有假定α粒子预先存在于母核中,也不涉及α粒子的波函数或局域化的密度分布,因此与前人提出的壳模型方法或BCS方法有本质不同。
图1:多步模型物理图像
由于实验上不能直接测量α形成几率,因此计算结果无法直接与实验比较。为了展示此新方法的合理性,研究人员做了以下探索:首先,将计算的典型核的α形成几率Sα放入常用的半衰期公式进行拟合,发现理论和实验的平均偏差仅在20%,相比于不引入Sα(平均偏差在200%)有了非常显著的改善;然后,利用实验测量的半衰期结合理论计算的位垒穿透几率来提取形成几率,发现与新模型计算的结果展现出完全一致的趋势(如图2所示)。这些结果都表明了该方法的合理性。
图2:多步模型计算的形成几率与提取的形成几率的比较
研究人员还对若干超重核α形成几率进行了计算,结合已有衰变能和半衰期实验数据,分析指出超重核区质子幻数可能出现在Z=120。此外,由于α形成几率敏感地依赖于对关联,此模型还为提取N≈Z原子核的质子—中子对关联信息提供了一种独特的渠道。
这项工作提出了预言重核和超重核α衰变性质的新思路,建立了相应的理论模型,对于超重核合成和结构研究均具有重要意义。
该工作得到了中国科学院战略性科技先导专项(B类)、国家自然科学基金、中国科学院青年创新促进会等项目的支持。
文章链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0370269321000034?via%3Dihub
责任编辑:脱畅
删除或更新信息,请邮件至freekaoyan#163.com(#换成@)
近代物理所建立α衰变中α粒子形成几率的全新模型
本站小编 Free考研考试/2021-12-25
相关话题/计算 实验 测量 中国科学院 物理
近代物理所ADS质子超导直线加速器样机实现百千瓦高功率连续束流运行
ADS超导质子直线加速器样机(CAFe)自2019年初通过百小时连续波稳定性运行成果认定后,经过两年的关键物理问题研究及系统优化,具备了百千瓦连续波束流运行条件。2021年1月24-25日,中国科学院重大科技任务局组织专家在中国科学院近代物理研究所进行了现场测试,测试会采取了现场和线上视频相结合的方 ...中国科学院大学通知公告 本站小编 Free考研考试 2021-12-25近代物理所在高电荷态离子双电子复合精密谱研究中获新进展
宇宙中95%以上的可见物质都处于等离子体状态,在恒星、超新星遗迹、星系、行星状星云、X射线双星和活动星系核等研究中都涉及到等离子体原子物理过程。随着X-ray天文望远镜的不断发展,最近十多年人们利用太空天文台的观测数据结合理论模型可以得到天体等离子体的密度、温度、元素丰度、电离平衡及电子速度分布等关 ...中国科学院大学通知公告 本站小编 Free考研考试 2021-12-25《中国科学院大学学报》学术影响力指标再度提升
近日,《中国学术期刊影响年报(自然科学与工程技术)》2020年第18卷(中国知网)及《中国科技期刊引证报告(核心版)》2020年版(中国科学技术信息研究所)相继发布,《中国科学院大学学报》以影响因子为中心的各项学术指标又有进一步提升。 《中国学术期刊影响因子年报(自然科学与工程技术)》2020年版 ...中国科学院大学通知公告 本站小编 Free考研考试 2021-12-25“强流重离子加速器及其科学研究专题”在《中国科学:物理学 力学 天文学》出版
近日,由复旦大学现代物理研究所马余刚院士和中国科学院近代物理研究所赵红卫院士组织的“强流重离子加速器及其科学研究专题”在《中国科学:物理学力学天文学》中文版2020年第11期出版。 “强流重离子加速器及其科学研究专题”由我国从事加速器物理和核物理研究方面的专家,聚焦惠州加速器集群装置及其未来发展, ...中国科学院大学通知公告 本站小编 Free考研考试 2021-12-25近代物理研究所HIAF项目放射性次级束流分离器HFRS半孔径CCT四六极超导组合磁体样机成功完成低温测试
近代物理研究所强流重离子加速器装置(简称HIAF)项目组自主研发的半孔径CCT(CantedCosineTheta)四六极超导组合磁体样机首次完成目标电流满载励磁测试,四极线圈和六极线圈单独励磁一次达到设计值500A(四极线圈)和385A(六极线圈),低温旋转线圈测量磁场梯度及积分场高阶量达到设计值 ...中国科学院大学通知公告 本站小编 Free考研考试 2021-12-25近代物理研究所科研人员阐明核子短程关联在中子星输运性质及r-模不稳定性中的作用
中子星作为一类致密天体,其内部是具有极高密度的丰中子物质。因此,致密物质输运性质的可靠信息,对于理解恒星热演化和引力波辐射驱动的r-模不稳定性至关重要。其中,热导率描述星体的传热能力,是模拟中子星冷却的重要输入量。对于低温下快速运转的中子星,剪切黏滞性被认为是r-模不稳定性的一种主要阻尼机制。但是这 ...中国科学院大学通知公告 本站小编 Free考研考试 2021-12-25近代物理所团队研制的世界首台深地实验强流离子源系统成功出束
近代物理所团队研制的世界上首台深地实验强流离子源系统在锦屏深地实验室完成安装并成功出束。该离子源系统与中国原子能科学研究院的加速器平台相结合,将为我国核天体物理研究创造良好的实验条件。 恒星内部发生的核反应在宇宙大爆炸之后的元素合成进程中起着极为重要的作用。这些反应在天体物理能区的截面极小,而地面 ...中国科学院大学通知公告 本站小编 Free考研考试 2021-12-25遗传发育所高彩霞研究组发表文章详细介绍碱基编辑工具全基因组水平特异性检测的实验流程与分析方法
基于CRISPR系统开发出的一系列基因组编辑系统,如碱基编辑系统,引导编辑系统等极大地丰富了基础研究、基因治疗、动植物育种改良的遗传学工具箱。然而其脱靶效应对其进一步的推广和应用造成了限制。如何准确、灵敏、无偏地在体内评价基因组编辑工具对生物基因组的影响一直是基因组编辑领域的重要科学问题。通过捕获基 ...中国科学院大学通知公告 本站小编 Free考研考试 2021-12-25西北高原生物研究所藏药研究重点实验室在基于GABAAR介导的天然活性化合物筛选及分子药理学研究方面取得阶段进展
焦虑、癫痫/惊厥、酒精中毒/依赖等疾病的发病机理仍不明确,但大多数****的观点认为GABAAR(γ-氨基丁酸A型受体)在其中起着重要作用。GABAAR是中枢神经系统内最重要的抑制性神经递质GABA的离子型受体,而且是一类配体门控型离子通道,被认为是很多临床神经或精神药物的作用靶点,在单个GABAA ...中国科学院大学通知公告 本站小编 Free考研考试 2021-12-25国科大苏刚研究团队提出星际介质中紫外消光峰物理来源新见解
近日,苏刚教授研究团队基于氢化的T碳分子团簇提出新模型,对困扰人们半个多世纪的银河系星际介质中2175埃紫外消光峰的物理来源给出新解释,理论结果与实验观测相当吻合,相关研究成果最近发表于天文学国际权威期刊《皇家天文学会月刊》(MonthlyNoticesoftheRoyalAstronomicalS ...中国科学院大学通知公告 本站小编 Free考研考试 2021-12-25