核天体物理中关键原子核结构性质的理论研究

摘要

近年来由于放射性核束及γ探测装置在原子核实验上的应用，使人们探索极端条件下的原子核结构成为可能，并且在远离稳定线的核区发现了非常丰富的物理现象。同时远离稳定线原子核结构的研究可以促进核天体物理等交叉学科的发展。本文主要采用投影壳模型研究当前核物理的前沿课题之一：核天体物理中关键原子核结构性质的理论研究。同时，也介绍了描述描述形变原子核几种相关的理论模型，并且讨论了它们自身的优缺点。 我知道传统壳模型对轻核的解释是有效的，而核素图上大部分原子核都是形变的，相比之下，投影壳模型采用形变的Nilsson+BCS基矢，通过角动量投影恢复了形变单粒子态中被破坏的对称性。其优点在于适合包括偶偶核、奇质量核及奇奇核在内的形变原子核结构计算，并且组态空间小、运行速度快和适用范围广，所得结果可以与实验结果直接比较，用于解释实验及理论预言。 本论文把投影壳模型应用到远离稳定线的 A=100-110丰中子核区并研究该核区的原子核微观结构。在该核区，我系统地对101,102Sr核素和113-119Ag核素结构性质进行了研究。首先，我讨论了晕带和边带的能级，对核素的能谱进行研究，理论结果很好的再现了实验数据。同时也预言了更多的极有可能被实验探测到的新的转动带结构，为进一步实验研究提供理论依据。其次，研究了转动惯量和电磁性质,并与相应的实验值进行比较，在此基础上进一步分析单粒子能级对丰中子核微观结构的影响。最后，通过研究可知，随着中子数的增加，靠近费米面的中子h11/2和质子g9/2轨道对原子核的形变起主要作用。对于偶偶核，其边带组态结构主要来自N=4和N=5壳层准中子的贡献。对于奇质量核，主要讨论其激发的单粒子组态结构。 最后，对于投影壳模型（PSM）未来发展与适用性做了展望与总结。本文将投影壳模型推广至 A=100-110丰中子核区研究远离稳定线原子核的微观结构以及过渡核区原子核激发模式的相互作用，实验结果在理论计算中得到了很好地再现，理论预言又为进一步实验研究提供了非常有价值的信息。该理论研究工作表明，投影壳模型在描述远离稳定线核区原子核结构方面有较普遍的适用性。

目录

声明

第一章 引言

一、当前核物理研究中热点问题介绍

二、核天体物理研究进展

三、本文选题背景及其意义

第二章 变形原子核理论模型简介

一、集体模型[12-15]

二、粒子—转子模型[18]

三、推转壳模型

四、平均场理论

五、密度协变泛函理论

六、投影壳模型[25]

第三章 投影壳模型理论介绍

一、形变准粒子基—Nilsson+BCS内禀态

二、角动量投影算符

三、组态空间

四、哈密顿量的选择

第四章 丰中子核Sr同位素结构的系统研究

一、形变的单粒子态

二、Sr同位素结构的系统研究

三、本章小结

第五章 丰中子奇质量Ag同位素结构的研究

一、Nilsson单粒子能级

二、能级

三、转动惯量

四、跃迁能量

五、能带图及讨论

六、本章小结

总结与展望

参考文献

附录A BCS波函数的求解

附录B D函数及其对称性

附录C 投影壳模型本征方程的解

个人简历攻读学位期间发表的学术论文与研究成果

致谢