原子核质量公式与自发裂变的理论研究

发布时间：2017-05-25 10:07

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【摘要】：本论文的主要工作是：1)在Weizsacker-Skyrme(WS)质量公式基础上通过微观BCS方法结合Strutinsky平滑处理来同时计算原子核的壳修正和对修正能,并拟合了一组WS类型的质量公式(记为WS+BCS)。拟合的对象是最新的AME2012质量表中Z,N7并且一倍偏差小于150keV的2267个原子核实验值,得到的方均根偏差为0.493MeV；2)在WS质量公式的壳修正部分中考虑连续态效应,我们提出另一组WS质量公式WS+CS,并对它进行拟合所得的方均根偏差为0.46MeV。另一个工作是基于推广液滴模型(GLDM),将该模型中用于描述原子核形状演化的准分子形状进行β参数化,从而实现了原子核自发裂变路径中每一个准分子形状所对应的Strutinsky壳修正的自洽计算。基于WS+BCS质量公式,我们主要考察该质量公式在描述原子核的粗块性质(结合能、形变等)和微观结构信息(单双中子分离能、对能隙)方面的预言能力,并将WS+BCS计算的结果和其他质量公式或模型的进行比较,最后将其应用到计算超重核的α衰变能和预言未知或测量精度不够精确的原子核质量。基于WS+CS质量公式,在考察原子核的粗块性质(结合能、形变等)的同时,着重讨论了在考虑连续态效应之后我们的质量公式与原来的WS公式相比,在微观结构信息(如壳能隙、α衰变能)描述上的改进和优越性。从而证实了考虑连续态效应对于改进原子核质量公式在微观结构描述方面的重要性。在GLDM模型的框架下实现准分子形状α参数化需要分两种情况：对于对称裂变道,我们采用解析展开的方法(以球谐函数Y10为基矢)；对于不对称裂变道,采用数值方法(最小二乘法)。我们将每一个准分子形状β参数化后得到的β形变值代入轴对称的WSBETA程序,计算出对应的β形变下的壳修正,从而使得对裂变位垒的描述更微观自洽。然后,以U,Pu,Am,Cm,Cf和Fm同位素的几个不对称裂变道以及256 Fm的对称裂变道为例,计算了其自发裂变半衰期,得到的半衰期能较好地符合对应的实验值。将来有可能在GLDM框架下分析多极自由度对势垒面的贡献进而考虑其对半衰期的影响。
【关键词】：原子核质量公式 对修正与壳修正 连续态 自发裂变 β参数化
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O571
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第一章 引言10-20
• 1.1 原子核质量及其公式的重要性10-11
• 1.2 质量公式的研究现状11-15
• 1.3 宏观-微观质量公式面临的困难15-16
• 1.4 自发裂变的研究背景16-17
• 1.5 本文的工作17-20
• 第二章 基本理论公式20-44
• 2.1 Weizsacker-Skyrme类型的宏观-微观质量公式20-31
• 2.1.1 WS质量公式的一般形式20-22
• 2.1.2 WS+BCS质量公式22-26
• 2.1.2.1 类Strutinsky+BCS方法23-26
• 2.1.3 考虑连续态效应的质量公式26-31
• 2.1.3.1 Kruppa近似27-29
• 2.1.3.2 连续态效应的壳修正WS+CS29-31
• 2.2 推广液滴模型及准分子形状β参数化31-44
• 2.2.1 推广液滴模型31-36
• 2.2.1.1 形状依赖的能量函数33-35
• 2.2.1.2 半衰期35-36
• 2.2.2 准分子形状的β参数化36-44
• 2.2.2.1 解析方法37-39
• 2.2.2.2 最小二乘法39-40
• 2.2.2.3 解析方法2-延拓40-44
• 第三章 数据细节44-54
• 3.1 WS+BCS质量公式的拟合44-47
• 3.1.1 微观单粒子势44-45
• 3.1.2 拟合对象和模型参数45-46
• 3.1.3 拟合的策略和流程图46-47
• 3.2 考虑连续态效应的质量公式47-49
• 3.3 β参数化及半衰期49-54
• 3.3.1 β参数化方法的选取49-51
• 3.3.2 半衰期计算的说明51-54
• 第四章 结果与讨论54-76
• 4.1 WS+BCS公式54-63
• 4.2 包含连续态效应的质量公式63-70
• 4.2.1 WS+CS公式63-70
• 4.3 β参数化及自发裂变70-76
• 第五章 总结与展望76-78
• 附录一 Strutinsky壳修正理论简介78-88
• A.1 卷积82-83
• A.2 平滑处理后核子数方程和能量表达式83-85
• A.3 Hermit多项式85-88
• 附录二 BCS方法处理对关联88-95
• B.1 一般形式的BCS方法88-91
• B.2 BCS方法的补充说明91-95
• 附录 三形状依赖的物理量95-100
• C.1 一体情形时形状依赖的物理量95-97
• C.2 两个无限小圆面之间的距离D(r)97-100
• 插图目录100-104
• 表格目录104-106
• 参考文献106-120
• 在读期间的研究成果120-122
• 致谢122

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本文编号：393394