核物理研究及其应用的发展
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放射性束流的产生 提供了有力工具！
中国科学院近代物理研究所合成25种新核素
轻稀土质子滴线区 121Ce,125Nd,128Pm,129Pm, 129Sm,135Gd,137Gd,139Tb, 139Dy,142Ho,149Yb 等 1 1 种 Z新核素
超铀缺中 子区235Am 新核素
超重新核素 259Db,265Bh
核物理研究及其应用的发展
中科院近代物理研究所
靳根明
1、核物理学研究的对象及目的
自然界物质结构层Baidu Nhomakorabea— 对象－原子核结构性质
涉及的问题
目的－认识、掌握其规律，并加以应用
能源
军事
医疗
物质结构 粒子物理
其它学科 恒星演化
研究原子核的途径－原子核反应
• 核子－核子散射－ 基本核力
• 弹性散射－
原子核大小，相互作用势
磁矩，形状, • 统一模型－从更微观的角度描述
当代核图像
向原子核存在极限挑战 ——当代核物理的任务
• 同位旋－质子和中子数 • 质量极限－超重元素 • 自旋－高速转动
将对原子核的研究从 点扩展到多维空间！
• 温度(密度)－高能量密度
温 度
稳定原子核 转动速度
沿同位旋自由度的研究
• 新核素合成－轻质量区达到中子和质子滴线
（介子，电子）
2、核物理研究进展
原子核的组成－质子和中子
质
子
数
稳定线
中子数
原子核的性质及形状
稳定核
放射性核（不稳定核）
+ -
放 射
放 射
放 射
裂 变
性性性
1896 Henri Becquerel， Marie Curie ，Ernest
，
－ 缓 发 裂 变
重 离 子 放 射 性
质 子 放 射 性
超重元素的鉴别设备
电磁分离设备＋放射性探测器
重核衰变探测器
Si条位置灵敏探测器组 成的桶状探测系统
Si条位置灵敏探测器，
GSI合成的Z＝112超 重核的衰变链
Dubna 合成114、115、116、118超重核的衰变链
proton number
CHART OF THE NUCLIDES
118
117
118/294 1.8 ms
11.65
a
48Ca + 238U....249Cf
30天一 个计数
111
Ds Mt
Hs
Sg
Bh
Bh 261 Bh 262
Sg 258 Sg 259 Sg 260 Sg 261
Db 256
Db
Db 257 Db 258
Db 260
Hs 264
Sg 262
a
Db 261
超重元素合成的途径
熔合反应－－利用一定能量的炮弹原 子核轰击靶原子核，两者熔合在一起， 形成一个新的原子，它的原子序数为弹 核与靶核之和。新原子核有一定的激发 能，一般通过发射中子退激发。
＋
48Ca ＋ 244Pu ＝ 289114 ＋ 3n
•超重元素的合成
现达到位置
Neutron number, N
109/275 9.7 m s
10.33
aa
Bh 264 Sg 263
a
Sg 265 Sg 266
Db 262 Db 263
107/271 107/272
a
9.8 s
9.02
a
a 106/271
2.4 m in
8.53
105/267 105/268
a
1.2 h 16 h
111/279 0.17 s
10.37
－ 缓 发 中 子
(单,双)
－ 缓 发 质 子
Rutherford
不稳定核的寿命
N＝N0e－t ln2/T
不稳定核衰变一 半所需时间即为 该放射性核的半 衰期，并随原子 核离开稳定线的 距离而越来越短。
137Ba衰变曲线
原子核的形状
简谐振动
软液滴
刚体转子
球形
椭球
扁椭球
梨形
原子核模型
• 液滴模型－形变，裂变. • 壳模型－角动量，磁矩，形状…… • 集体模型－激发态能量系统性，角动量，
总半衰期 (1.75+0.49−0.28 ms), 2p衰变分支比 (0.59 ± 0.07), 2p部分半衰期 (3.0+0.9−0.6 ms).
48Ni 得到2各事例
能量1.35(2)MeV
230Ac的－－缓发裂变
阻断重元素合成的重要 原因之一
母核
-
子核
Fig. 1. The observed two fission fragment tracks from β-delayed fission of 230Ac (a) and (b). A track from natural background of fission fragment (c).
116
115
208Pb + 50Ti....70Zn 114
111 /2 72
113 112
112 /2 7 7
a
110 /2 6 7
110/269 110/270 110/271
a
110 /2 7 3
Mt 266
Mt 268
Hs 265
Hs 266 Hs 267
a
a
Hs 269 Hs 270
108
轻质量质子滴线区
25P,65Se两种新核素, 滴 线 核 69Kr 的 奇 异 衰变性质
重质量丰中子区 175Er,185Hf,186Hf 208Hg,209Hg,197Os, 237Th,238Th,239Pa 九种新核素
N
•新的核结构－晕结构
12N,23Al,27P－质子晕 核候选者
•新的衰变模式
• －缓发中子 • －缓发质子 • －缓发裂变 • 单质子衰变 • 双质子衰变
p
p
＋
45Fe,48Ni的2p衰变研究
45Fe： 75 MeV/u 58Ni +natNi (240µm)
测量的 －射线谱和2p衰 变计数随时间的变化谱
2个质子发射的时间顺 衰变质子能量(1.154序±还0.0不15得MeV而), 知！
• •
非 转3H弹移+性和2敲散H出射－－4He
能级位置,量子数,巨共振
+壳n模+型1的7.细6 节MeV
• •
熔 裂48合变Ca反反+应应2－－44Pu28天 液91体 滴14核 模+过 型3n程 本质
• 复合核形成－
核的统计性质
• 多重碎裂－
核物质相变，集体模型
• 相对论重离子碰撞－ 核的夸克结构
a 114/286 114/287 0.16 s 0.56 s
aa
109/276
a
0.72 s
9.71
108/275 0.15 s
9.30
116/290 116/291 116/292 116/293
15 ms 6.3 m s 16 ms 53 ms
10.85 10.74 10.66 10.53
115/287 115/288
a
a
a
32 ms 87 m s
10.59 10.46
中国科学院近代物理研究所合成25种新核素
轻稀土质子滴线区 121Ce,125Nd,128Pm,129Pm, 129Sm,135Gd,137Gd,139Tb, 139Dy,142Ho,149Yb 等 1 1 种 Z新核素
超铀缺中 子区235Am 新核素
超重新核素 259Db,265Bh
核物理研究及其应用的发展
中科院近代物理研究所
靳根明
1、核物理学研究的对象及目的
自然界物质结构层Baidu Nhomakorabea— 对象－原子核结构性质
涉及的问题
目的－认识、掌握其规律，并加以应用
能源
军事
医疗
物质结构 粒子物理
其它学科 恒星演化
研究原子核的途径－原子核反应
• 核子－核子散射－ 基本核力
• 弹性散射－
原子核大小，相互作用势
磁矩，形状, • 统一模型－从更微观的角度描述
当代核图像
向原子核存在极限挑战 ——当代核物理的任务
• 同位旋－质子和中子数 • 质量极限－超重元素 • 自旋－高速转动
将对原子核的研究从 点扩展到多维空间！
• 温度(密度)－高能量密度
温 度
稳定原子核 转动速度
沿同位旋自由度的研究
• 新核素合成－轻质量区达到中子和质子滴线
（介子，电子）
2、核物理研究进展
原子核的组成－质子和中子
质
子
数
稳定线
中子数
原子核的性质及形状
稳定核
放射性核（不稳定核）
+ -
放 射
放 射
放 射
裂 变
性性性
1896 Henri Becquerel， Marie Curie ，Ernest
，
－ 缓 发 裂 变
重 离 子 放 射 性
质 子 放 射 性
超重元素的鉴别设备
电磁分离设备＋放射性探测器
重核衰变探测器
Si条位置灵敏探测器组 成的桶状探测系统
Si条位置灵敏探测器，
GSI合成的Z＝112超 重核的衰变链
Dubna 合成114、115、116、118超重核的衰变链
proton number
CHART OF THE NUCLIDES
118
117
118/294 1.8 ms
11.65
a
48Ca + 238U....249Cf
30天一 个计数
111
Ds Mt
Hs
Sg
Bh
Bh 261 Bh 262
Sg 258 Sg 259 Sg 260 Sg 261
Db 256
Db
Db 257 Db 258
Db 260
Hs 264
Sg 262
a
Db 261
超重元素合成的途径
熔合反应－－利用一定能量的炮弹原 子核轰击靶原子核，两者熔合在一起， 形成一个新的原子，它的原子序数为弹 核与靶核之和。新原子核有一定的激发 能，一般通过发射中子退激发。
＋
48Ca ＋ 244Pu ＝ 289114 ＋ 3n
•超重元素的合成
现达到位置
Neutron number, N
109/275 9.7 m s
10.33
aa
Bh 264 Sg 263
a
Sg 265 Sg 266
Db 262 Db 263
107/271 107/272
a
9.8 s
9.02
a
a 106/271
2.4 m in
8.53
105/267 105/268
a
1.2 h 16 h
111/279 0.17 s
10.37
－ 缓 发 中 子
(单,双)
－ 缓 发 质 子
Rutherford
不稳定核的寿命
N＝N0e－t ln2/T
不稳定核衰变一 半所需时间即为 该放射性核的半 衰期，并随原子 核离开稳定线的 距离而越来越短。
137Ba衰变曲线
原子核的形状
简谐振动
软液滴
刚体转子
球形
椭球
扁椭球
梨形
原子核模型
• 液滴模型－形变，裂变. • 壳模型－角动量，磁矩，形状…… • 集体模型－激发态能量系统性，角动量，
总半衰期 (1.75+0.49−0.28 ms), 2p衰变分支比 (0.59 ± 0.07), 2p部分半衰期 (3.0+0.9−0.6 ms).
48Ni 得到2各事例
能量1.35(2)MeV
230Ac的－－缓发裂变
阻断重元素合成的重要 原因之一
母核
-
子核
Fig. 1. The observed two fission fragment tracks from β-delayed fission of 230Ac (a) and (b). A track from natural background of fission fragment (c).
116
115
208Pb + 50Ti....70Zn 114
111 /2 72
113 112
112 /2 7 7
a
110 /2 6 7
110/269 110/270 110/271
a
110 /2 7 3
Mt 266
Mt 268
Hs 265
Hs 266 Hs 267
a
a
Hs 269 Hs 270
108
轻质量质子滴线区
25P,65Se两种新核素, 滴 线 核 69Kr 的 奇 异 衰变性质
重质量丰中子区 175Er,185Hf,186Hf 208Hg,209Hg,197Os, 237Th,238Th,239Pa 九种新核素
N
•新的核结构－晕结构
12N,23Al,27P－质子晕 核候选者
•新的衰变模式
• －缓发中子 • －缓发质子 • －缓发裂变 • 单质子衰变 • 双质子衰变
p
p
＋
45Fe,48Ni的2p衰变研究
45Fe： 75 MeV/u 58Ni +natNi (240µm)
测量的 －射线谱和2p衰 变计数随时间的变化谱
2个质子发射的时间顺 衰变质子能量(1.154序±还0.0不15得MeV而), 知！
• •
非 转3H弹移+性和2敲散H出射－－4He
能级位置,量子数,巨共振
+壳n模+型1的7.细6 节MeV
• •
熔 裂48合变Ca反反+应应2－－44Pu28天 液91体 滴14核 模+过 型3n程 本质
• 复合核形成－
核的统计性质
• 多重碎裂－
核物质相变，集体模型
• 相对论重离子碰撞－ 核的夸克结构
a 114/286 114/287 0.16 s 0.56 s
aa
109/276
a
0.72 s
9.71
108/275 0.15 s
9.30
116/290 116/291 116/292 116/293
15 ms 6.3 m s 16 ms 53 ms
10.85 10.74 10.66 10.53
115/287 115/288
a
a
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32 ms 87 m s
10.59 10.46