关键词:
在束γ谱学
转动带
核素指定
组态指定
120Cs
摘要:
基于在束核谱学技术而开展的关于原子核高自旋态的研究是核结构领域的重要方向之一。重离子融合蒸发反应是布居原子核高自旋态的最常用的有效手段。由于重离子携带着较高的能量和角动量,所以融合蒸发反应的剩余核可以被布居至很高的自旋态。从而,与传统的衰变谱学技术相比,在束核谱学技术为认识极端条件下的核结构打开了窗口。例如,回弯是人们借助在束谱学技术而较早发现的新现象。以此为开端,伴随着加速器技术、电子学技术(探测器性能、计算机性能)的进一步发展,在束谱学技术的探测能力不断提高,新的核结构现象如雨后春笋,层出不穷,并促进了核结构理论的完善发展。奇异形变(超形变、八极形变、三轴形变、扁椭形变)、形状共存、带终结、旋称反转、手征对称性破缺、磁转动等这些高自旋态研究中所发现的现象一直是核结构领域的前沿热点话题。融合蒸发反应一般是通过稳定同位素束流轰击稳定同位素靶而实现的。如果把自然界全部可用的稳定束靶组合所生成的融合蒸发反应剩余核比喻成一座岛屿,那么,随着高自旋态研究长期而广泛的开展,岛上几乎每个核素的高自旋态都已经被实验研究过了,在这座岛上已经很难再找到“新核素”了。尽管不存在完全未被研究过的核素,但对岛上许多已知核素的认识依然是不全面的,有待揭示的有价值的核结构现象依然存在。然而,认识这些余留的核结构往往会遭遇巨大的挑战。其中最常见的挑战是对射线和带结构的核素指定。众所周知,来自于靠近晕线的核态之间跃迁的γ射线的强度一般比较大,所以对它们的核素指定往往比较容易。例如,建立与已知态的连接或者测量激发函数往往是核素归属的判定的有效手段。然而,对于一些弱γ射线的核素指定,上述常规的手段可能失效。本论文将展示一条弱布居带的核素指定过程,重要的实验判据来自激发函数的测量。但与常规单谱模式下激发函数测量不同,我们的激发函数测量是在符合模式下进行的。符合模式能够使我们在复杂的γ谱中解析出弱布居带的特征γ射线并观察其强度随着入射束流能量的变化规律。而单谱模式下的激发函数测量则不可能做到这一点,因为这些射线往往被淹没在极其复杂的在线γ单谱中。通过对符合模式下激发函数的测量,我们将前述的弱布居带的归属核素指定为双奇核Cs。与此同时,在前人关于Cs的研究中,有一条带的归属核素存在争议。利用符合模式激发函数,我们能够给出相应的实验判据,并最终将这条争议的带结构的归属核素确定为Cs。本论文的实验工作是在位于北京的中国原子能科学研究院的HI-13串列加速器上进行的。由于束流时间的限制,实验在不同的两个年度里各进行了一次。在第一次实验中,我们用31P束流轰击92Mo靶,二者发生了融合蒸发反应。为了判定弱布居带结构的核素归属,在两个束流能量点进行了实验,分别为135 MeV和140 MeV。由于92Mo是Mo同位素中最缺中子的稳定同位素,同时31P束流相对较重,所以融合蒸发反应的的出射道以包含质子蒸发的出射道为主,剩余核主要分布在高度缺中子的A~120区。经离线分析,119,Cs,118,119,120Xe,117I是两个能量点下的主要核反应产物。对于其中119Cs的研究,已经由课题组内其他同学完成。与此同时,双奇核Cs也是我们的重要研究目标。为了加强对它的研究,我们又进行了第二次实验。这次实验中,依然采用相同的束靶组合,但是束流能量下调为123 MeV,以便更有利于Cs高自旋态的观测。如前一段所述,我们新发现了一条带结构。尽管它的布居相对较弱,并且不能在实验上建立与任何已知核、已知态的连接,但是三个不同能量点下的符合实验为它的归属核素的判定提供了有利条件以及重要信息。最终,我们将该带结构的归属核素指定为Cs。类似地,我们也对另外一条原来已知但核素归属存在争议的带结构进行了激发函数分析,并也将其归属核素指定为Cs。从而,本工作给出了更加完整的Cs的能级纲图。同时,我们提取了各射线以及带结构的基本实验数据,例如γ射线的相对强度、携带角分布信息的ADO(angular distribution ratios of oriented nuclei)比值、耦合带的带内约化跃迁几率比B(M1)/B(E2)比值等等。与奇A核以及偶偶核相比,双奇核具有更高的能级密度,对实验和理论研究都构成了不小的挑战。从近些年来关于双奇核的大量研究中可以看到,对双奇核中的核态进行可靠的自旋、宇称以及组态指定,始终是基础而重要的工作。为了对Cs核中各条带结构进行组态指定,我们首先进行了两方面的基础工作。第一,利用总位能面(Total Routhian Surface,TRS)模型从理论上计算了 Cs中有哪些组态靠近晕线以及它们的关联形变有哪些特征。第二,结合相邻奇A核的实验信息,考虑奇中子和奇质子的相加性效应以及它们之间的剩余相互作用,对Cs中靠近晕线的组态进行了预判,对基于这些组态所形成的带结构的带首激发