与HIAF装置相关的放射性核束物理研究
发布时间：2021-08-21 08:30
本文详述了放射性核束（Radioactive Ion Beam, RIB）物理所针对的科学问题、历史发展和未来机遇.自然界存在的稳定核素只有大约300个,在实验室或天体极高温环境中产生的不稳定核素可以达到上万个.这些放射性核素的产生和研究是对广阔未知核素版图的开拓,需要逐步发展新的装置手段和理论模型. RIB物理发展初期,已经获得一系列对原子核新的认知,如晕和集团等奇特结构、新幻数和壳演化、软巨共振等新的集体运动模式等.不稳定核的研究又与核天体过程以及攀登"超重元素稳定岛"密切相关,涉及当今国际聚焦的重大前沿交叉科学问题.不稳定核区的测量,也能够提供核燃料和核废料生成及演变中大量的核数据,具有重要的应用和战略价值.强流重离子加速器装置（High Intensity heavy-ion Accelerator Facility,HIAF）具有强流的优势,结合产生放射性束的先进技术与高水平的物理实验探测设备,有可能在一些重要的方面走到国际引领位置,同时显著提升我国核物理研究的整体水平.
【文章来源】：中国科学:物理学 力学 天文学. 2020,50(11)北大核心CSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
不稳定原子核结构演化示意图
晕的出现,实际上反映了价核子的特殊关联以及集团结构自由度的出现,这也是提出晕核概念的Hansen等人[8]的核心思想.历史上,原子核的集团结构图像一直是理解原子核的许多奇特量子态的钥匙,特别是包含α组分的集团结构[15].在丰中子核区,价中子的作用,可以使得集团(分子)结构更加丰富,这已经在轻核区得到证实[16,17].近年来,中国学者在这方面也做出了一系列重要贡献.比如南京大学核理论组[18]研究了核集团结构中的非局域性问题.北京大学的研究组[19]观察到丰中子12Be中10.3 Me V共振态的自旋为0且具有反常增大的单极跃迁强度,确定其为分子转动带的带头.中国科学院上海应用物理研究所的研究组[20]用多体输运理论预言了通过偶极矩共振谱识别轻核中α-集团结构的可能性.最近,北京大学的研究组[21]在16C中发现了完整的线性链状分子转动带.2.2 RIB敲出反应碎片纵向动量分布与在束γ测量
21世纪以来,RIB物理在世界范围快速发展,其中一个代表性的现象是日本理化所(RIKEN)仁科中心(Nishina Center)的放射性束流装置RIBF成为世界RIB物理研究首屈一指的基地,实现了跨越式发展.这有多方面的原因.第一,由于美国和欧洲的大装置建设在一段时期有所放慢,日本的RIBF正好率先进入到第三代装置所能达到的不稳定核区,把握住了重要的窗口期.例如其标志性的指标,也就是238U的束流强度,十多年来一直稳定提高,始终处于世界领先地位.由此通过弹核碎裂(PF)方式得到的RIB束流强度自然具有独特优势,可以收获大量“首次测量”.第二,RIKEN-RIBF在大型束流装置建设的同时,十分重视物理实验探测设备的建设,每过1–2年就有一套价值上千万美元的实验设备投入运行.先后建成的有:零度谱仪ZDS、高分辨消色差谱仪SHARAQ、大接收度超导磁谱仪SAMURAI、小型储存环RI-ring、电子-离子散射环e-RI、减速低能终端SLOWRI等.这些实验设备的建设均经过详细论证,物理目标明确、技术先进,形成了广泛的国际用户群体和良好的研究生态.第三,RIKEN-RIBF自己也形成了在国际上起引领作用的实验路线.比如通过在束γ对不稳定核21+态的测量及其相关的新幻数研究,处于公认的国际领先地位[36,37].第四,RIKEN-RIBF从一开始建设就十分强调国际合作,形成了规范的国际开放格局,包括研究目标和技术路线的确定、大部分束流的分配、技术支撑和装置运行的开放模式等.这种高水平开放管理和运行模式,保障了很高的国际参与度.实际上每个实验终端都形成了活跃的国际合作体,由此大大提高了国际影响力和地位,也在开放竞争中促进了自身队伍的成长.图5 实验E(21+)在偶偶核素图上的分布.传统的幻数用实线标出(图中数据取自文献[51],其中78Ni数据取自文献[37])
【参考文献】：
期刊论文
[1]Experimental study of intruder components in light neutron-rich nuclei via single-nucleon transfer reaction[J]. Wei Liu,Jian-Ling Lou,Yan-Lin Ye,Dan-Yang Pang. Nuclear Science and Techniques. 2020(02)
[2]用于核物理研究的精密激光谱技术的发展和展望[J]. 刘永超,白世伟,杨晓菲. 原子核物理评论. 2019(02)
[3]Negative Parity States in 39Cl Configured by Crossing Major Shell Orbits[J]. 陶龙春,Y.Ichikawa,袁岑溪,Y.Ishibashi,A.Takamine,A.Gladkov,T.Fujita,K.Asahi,T.Egami,C.Funayama,K.Imamura,楼建玲,T.Kawaguchi,S.Kojima,T.Nishizaka,T.Sato,D.Tominaga,杨晓菲,H.Yamazaki,叶沿林,H.Ueno. Chinese Physics Letters. 2019(06)
[4]基于HIAF的物理研究（英文）[J]. 周小红. 原子核物理评论. 2018(04)
[5]Nuclear dynamics in multinucleon transfer reactions near Coulomb barrier energies[J]. Peng-Hui Chen,Fei Niu,Ya-Fei Guo,Zhao-Qing Feng. Nuclear Science and Techniques. 2018(12)
[6]Nuclear clustering in light neutron-rich nuclei[J]. Yang Liu,Yan-Lin Ye. Nuclear Science and Techniques. 2018(12)
[7]How accurately can we predict synthesis cross sections of superheavy elements?[J]. David Boilley,Bartholomé Cauchois,Hongliang Lü,Anthony Marchix,Yasuhisa Abe,Caiwan Shen. Nuclear Science and Techniques. 2018(12)
本文编号：3355255
【文章来源】：中国科学:物理学 力学 天文学. 2020,50(11)北大核心CSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
不稳定原子核结构演化示意图
晕的出现,实际上反映了价核子的特殊关联以及集团结构自由度的出现,这也是提出晕核概念的Hansen等人[8]的核心思想.历史上,原子核的集团结构图像一直是理解原子核的许多奇特量子态的钥匙,特别是包含α组分的集团结构[15].在丰中子核区,价中子的作用,可以使得集团(分子)结构更加丰富,这已经在轻核区得到证实[16,17].近年来,中国学者在这方面也做出了一系列重要贡献.比如南京大学核理论组[18]研究了核集团结构中的非局域性问题.北京大学的研究组[19]观察到丰中子12Be中10.3 Me V共振态的自旋为0且具有反常增大的单极跃迁强度,确定其为分子转动带的带头.中国科学院上海应用物理研究所的研究组[20]用多体输运理论预言了通过偶极矩共振谱识别轻核中α-集团结构的可能性.最近,北京大学的研究组[21]在16C中发现了完整的线性链状分子转动带.2.2 RIB敲出反应碎片纵向动量分布与在束γ测量
21世纪以来,RIB物理在世界范围快速发展,其中一个代表性的现象是日本理化所(RIKEN)仁科中心(Nishina Center)的放射性束流装置RIBF成为世界RIB物理研究首屈一指的基地,实现了跨越式发展.这有多方面的原因.第一,由于美国和欧洲的大装置建设在一段时期有所放慢,日本的RIBF正好率先进入到第三代装置所能达到的不稳定核区,把握住了重要的窗口期.例如其标志性的指标,也就是238U的束流强度,十多年来一直稳定提高,始终处于世界领先地位.由此通过弹核碎裂(PF)方式得到的RIB束流强度自然具有独特优势,可以收获大量“首次测量”.第二,RIKEN-RIBF在大型束流装置建设的同时,十分重视物理实验探测设备的建设,每过1–2年就有一套价值上千万美元的实验设备投入运行.先后建成的有:零度谱仪ZDS、高分辨消色差谱仪SHARAQ、大接收度超导磁谱仪SAMURAI、小型储存环RI-ring、电子-离子散射环e-RI、减速低能终端SLOWRI等.这些实验设备的建设均经过详细论证,物理目标明确、技术先进,形成了广泛的国际用户群体和良好的研究生态.第三,RIKEN-RIBF自己也形成了在国际上起引领作用的实验路线.比如通过在束γ对不稳定核21+态的测量及其相关的新幻数研究,处于公认的国际领先地位[36,37].第四,RIKEN-RIBF从一开始建设就十分强调国际合作,形成了规范的国际开放格局,包括研究目标和技术路线的确定、大部分束流的分配、技术支撑和装置运行的开放模式等.这种高水平开放管理和运行模式,保障了很高的国际参与度.实际上每个实验终端都形成了活跃的国际合作体,由此大大提高了国际影响力和地位,也在开放竞争中促进了自身队伍的成长.图5 实验E(21+)在偶偶核素图上的分布.传统的幻数用实线标出(图中数据取自文献[51],其中78Ni数据取自文献[37])
【参考文献】：
期刊论文
[1]Experimental study of intruder components in light neutron-rich nuclei via single-nucleon transfer reaction[J]. Wei Liu,Jian-Ling Lou,Yan-Lin Ye,Dan-Yang Pang. Nuclear Science and Techniques. 2020(02)
[2]用于核物理研究的精密激光谱技术的发展和展望[J]. 刘永超,白世伟,杨晓菲. 原子核物理评论. 2019(02)
[3]Negative Parity States in 39Cl Configured by Crossing Major Shell Orbits[J]. 陶龙春,Y.Ichikawa,袁岑溪,Y.Ishibashi,A.Takamine,A.Gladkov,T.Fujita,K.Asahi,T.Egami,C.Funayama,K.Imamura,楼建玲,T.Kawaguchi,S.Kojima,T.Nishizaka,T.Sato,D.Tominaga,杨晓菲,H.Yamazaki,叶沿林,H.Ueno. Chinese Physics Letters. 2019(06)
[4]基于HIAF的物理研究（英文）[J]. 周小红. 原子核物理评论. 2018(04)
[5]Nuclear dynamics in multinucleon transfer reactions near Coulomb barrier energies[J]. Peng-Hui Chen,Fei Niu,Ya-Fei Guo,Zhao-Qing Feng. Nuclear Science and Techniques. 2018(12)
[6]Nuclear clustering in light neutron-rich nuclei[J]. Yang Liu,Yan-Lin Ye. Nuclear Science and Techniques. 2018(12)
[7]How accurately can we predict synthesis cross sections of superheavy elements?[J]. David Boilley,Bartholomé Cauchois,Hongliang Lü,Anthony Marchix,Yasuhisa Abe,Caiwan Shen. Nuclear Science and Techniques. 2018(12)
本文编号：3355255
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