缺中子新核素216U和215U的α衰变研究

摘要

远离β稳定线的新核素合成及其衰变性质研究是核物理学中的一个热门研究领域。在质子数 Z>82，中子数 N<126的缺中子核区，α衰变研究是获得原子核结构信息的重要途径之一。实验发现偶质量的N=124和126的同中子素中存在自旋宇称为8+的同核异能素态。这个态由于受到处在质子能级f7/2上的质子和处在中子能级f5/2上的中子的相互吸引而成为闯入态。为了寻找216U的8+同核异能素以及合成出更缺中子的U的同位素。中科院近代物理研究所的科研人员在兰州充气谱仪上开展了新核素216U和215U的实验研究。
　　本研究通过重离子熔合蒸发反应180W(40Ar。xn)220-xU(x=4,5)，实验合成出两个缺中子新核素216U和215U。目标核由熔合反应产生后从薄靶中反冲出来，在飞行中被兰州充气谱仪从大量的本底离子中分离并偏转到探测系统。探测系统对目标核的注入以及随后发生的α衰变进行探测。探测器上产生的信号经电子学处理后被数据获取系统转换成一定格式的数据保存下来。实验采用能量-位置-时间关联的数据分析方法对目标核进行寻找和指认。实验观察到新核素216U的两个α衰变态：一是基态(0+)，它到子核212Th基态(0+)跃迁的α粒子能量为8.384(30) MeV，半衰期为4.72+4.72-1.57 ms；二是自旋宇称为8+的同核异能素态，它到子核212Th基态(0+)和激发态(8+)跃迁的α粒子能量分别为10.582(30) MeV和8.182(30) MeV，半衰期为1.31+1.80-0.48 ms。根据这些测量到的216U的α粒子能量，实验确定了216U和212Th的8+态的能级分别为2239 keV和2445 keV。对于新核素215U，它的α粒子能量和半衰期被确定为8.428(30) MeV和0.73+1.33-0.29 ms。通过分析，这一衰变被认为是从215U的基态到子核基态的α跃迁。此外，实验观测到了已知核素217U的两个新的α跃迁，它们的α粒子能量分别为8.210(30) MeV和8.098(30) MeV。

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第一章 引言

1.1新核素研究的意义及研究现状

1.2国内新核素研究进展

1.3论文结构

第二章 重质量区缺中子核素的产生与衰变

2.1熔合蒸发反应

2.2 缺中子核素的衰变

第三章 实验装置与方法

3.1兰州充气谱仪SHANS

3.2 充气谱仪的工作原理

3.3 蒸发余核的水平位置分布

3.4蒸发余核的平均电荷态

3.5 传输效率及其测试方法

3.6 探测系统

3.7束流监测

第四章 数据处理及误差分析方法

4.1 关联链寻找及目标核指认

4.2 半衰期及其误差的确定

4.3α粒子能量及其误差的确定

4.4 偶然符合概率的估算

4.5 反应截面及其误差的确定

第五章 40Ca+175Lu实验研究

5.1研究背景与可行性分析

5.2实验条件

5.3 结果分析

第六章 新核素 216U和 215U的α衰变研究

6.1 研究背景与可行性分析

6.2 实验条件

6.3 实验结果讨论

第七章 总结与展望

7.1 结论

7.2 展望

参考文献

在学期间的研究成果

致谢