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关于原子核壳演化的研究

当原子核的核子数（质子或中子）为2，8，20，28，50，82，126的时候，原子核性质会表现出格外的稳定性，这些数字被称之为原子核的“幻数”。Mayer 和 Jensen等人利用包含了自旋轨道耦合的壳模型对幻数进行了成功的解释，他们开创性的工作被授予1963年诺贝尔物理学奖。随着对远离稳定线原子核性质的研究，人们发现在某些区域原子核壳结构发生了显著变化，与传统壳模型的描述很不一致。为此人们给出了很多理论解释，其中张量力作为新壳演化的重要原因，近些年成功地解释了核素图中多个质量区域新的壳演化规律，受到人们的广泛关注。双幻核132Sn（Z=50，N=82）附近由于实验数据缺乏，人们对该区域壳结构是否会发生变化一直存在着争论。因此，实验上进一步研究该区域的壳演化特征，探讨壳演化内在机制是一个非常重要而有趣的课题，对理解核天体物理中的快中子俘获过程也有重要意义。图1. 奇质量Ag同位素第一个1/2-态和9/2+态图2. (a) 理论计算的质子有效单粒子能能级差的系统性演化曲线。(b) 中子在h11/2轨道的占据近期，核物理与核技术国家重点实验室的李智焕、华辉课题组和合作者在日本理化学研究所开展了对123Pd和125Pd核的β衰变实验研究，首次在衰变子核123Ag和125Ag 的低激发能区发现了具有β放射性的同核异能态。利用新发现的同核异能态，讨论了奇质量Ag同位素中由πg9/2 和 πp1/2两个轨道形成的Z=40次闭壳能隙在N=82附近的演化（见图1）。研究表明在N=82处，Z=40次闭壳能隙可能存在明显的减小。为了进一步了解壳演化的微观机制，使用包含了张量力的壳模型计算了这个质量区单粒子轨道的演化，结果显示相比于N=50处，Z=40次闭壳能隙在N =82处存在明显的减小，张量力对 Ag 同位素中πg9/2 和 πp1/2 轨道以及 Z=40 次闭壳能隙在接近 N=82 时的演化起到非常重要的作用（见图2）。研究工作发表在近期《物理评论快报》[Phys. Rev. Lett. 122, 212502 (2019)]上。研究论文第一作者是北京大学博士生陈志强，李智焕和华辉为该论文的共同通讯作者。研究工作得到了科技部项目和基金委项目的资助。

北京大学 2021-04-11