重核中的α粒子预形成机制与壳效应

发布时间：2020-09-25 21:11

　　迄今为止,已发现的元素有118种,核素的数目达到2000种以上。这些已发现的原子核大多都是沿着β稳定线分布的。随着原子核电荷数的增加,库仑力不断增大,α衰变和自发裂变的不稳定性也随之增加。而1965年以来,原子核理论预言,在已知核半岛的顶端以外,还可能存在一系列相当稳定的超重核稳定岛。为了找到稳定岛的中心,需要对超重核区原子核的结构性质做出相关研究。α衰变是重核与超重核的主要衰变方式之一,通过研究其衰变的相关性质,可以得到关于母核结构的相关信息。α衰变可能是一个在势垒穿透之前就已经形成α粒子的过程,称之为α粒子的预形成过程。通过提取α粒子在母核中预形成的几率,可以衡量原子核发生α衰变的难易程度,进而给出其稳定性的信息。研究表明,壳效应是影响α粒子在母核中预形成几率的核心因素,满壳对α粒子的预形成存在抑制作用。质子数或中子数越靠近幻数,预形成几率就越小。近期的实验研究表明,在Z=92,N=126处可能不存在壳结构,这就让我们有了研究动机,去通过研究α衰变预形成几率探究原子核在Z=92,N=126处的壳结构,以及预测原子核在超重核区的幻数。本文在推广的液滴模型的理论框架下,计算了α衰变过程中原子核的势能曲线,通过WKB近似给出α粒子穿透库仑势垒的几率,分别结合实验测得的α衰变的衰变能和半衰期以及理论预测的值提取了不同同位素链和同中子素链的预形成因子。其中理论衰变能提取自有限程小液滴模型,半衰期采用G.Royer的经验公式计算得到。Z=84-92同位素链中偶偶核以及N=126和128同中子素链的预形成因子表明,N=126的壳效应在Z=92处有明显的减弱。通过对比采用实验值和理论值计算的Z=92同位素链的预形成因子,确定了采用理论预测值计算结果的可靠性,继而通过超重核区同中子素链的计算结果来对幻数做出预测。结果表明,对于N=152和162同中子素链,壳结构可能存在于Z=108附近,对于N=176和184同中子素链,质子幻数在Z=116附近。同时,对于N=176和184同位素链,在Z=124之后可能还存在其他质子幻数,这些结果可以为后续实验提供可靠的理论依据和指导。
【学位单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：O571
【部分图文】：

超重核,稳定岛

兰州大学硕士学位论文重核中的α粒子预形成机制与壳效应第一章引言S1.1重核与超重核的相关理论研究早在50多年以前，超重核岛就被相关理论预言 [1 3]，如图1.1。从那以后，科研人员就想通过一些实验手段并结合有关理论模型进行超重核的探索，从而获得原子核的质量数及其电荷数上限。对二者的探索，不仅可以加深我们对原子核内核子间的相互作用及其核结构和特性的认识，而且对于人们探索宇宙的构成也能起到积极的促进作用。

核质子,α衰变,放射性,球形

兰州大学硕士学位论文重核中的α粒子预形成机制与壳效应的BCS来计算μ2j。虽然一些微观模型中包含了原子核的一部分微观信息，但是推广的液滴模型通过考虑谱因子所得出的理论预言远远好于一些微观模型，如图1.3，这也就表明在研究质子放射性的过程中，谱因子是一定要考虑在其中的。通过对其进行认真分析以后我们可以知道，当子核是一个满壳核时，此时的应谱因子为1左右。当它的质子数接近于第二个质子幻数时，谱因子S也随之变小，当接近壳结构时，谱因子S就变得非常的小，这也就说明壳效应对质子放射有着重要的作用，如图1.4。

势能曲线,α衰变,势能曲线,α粒子

在α粒子逃出原子核的势能曲线中，当α粒子处于原子核内部，其合力为零，势能为常量；在α粒子处于原子核的边界时，会受到非常强的吸引作用力，势能突然上升；当时α粒子越过边界逃出原子核，主要受排斥的库仑力，如图1.5。采用WKB近似来计算α 粒子穿透势垒的几率正是以此为基础。在这之后，许多理论模型也被发展出来对α衰变的许多不同性质做出了研究。图1.5α衰变势能曲线图有效液滴模型产生于1993年，该模型理论将原子核视为球状液滴，且不可被压缩，原子核发生裂变或衰变的过程，可被看成是液滴裂成两份的过程。— 7 —

【参考文献】