Si, S, Ca, Ni 同位素中的新幻数.PDF

2015 年 第 60 卷 第 13 期： 1145 ~ 1149 《中国科学》杂志社 自然科学基金项目进展专栏 论 文 SCIENCE CHINA PRESS Si, S, Ca, Ni 同位素中的新幻数 * 王宁, 刘敏 广西师范大学物理科学与技术学院, 桂林 541004 * 联系人, E-mail: wangning@ 2014-12-02 收稿, 2014-12-30 接受, 2015-04-10 网络版发表 国家自然科学基金优秀青年科学基金资助 摘要 基于Weizsaecker-Skyrme(WS)原子核质量公式, 系统研究了Si, S, Ca, Ni 同位素链的壳能 关键词 隙、原子核形变以及电荷均方根半径. WS质量公式的计算结果能够非常好地再现已有的实验数 原子核质量 据, 对于885个已测原子核电荷半径的rms偏差仅为0.022 fm; 对于2353个已测原子核质量的 电荷半径 rms偏差仅为298 keV. 除了已知的中子幻数, WS公式还预言N=14, 16 以及32也可能是幻数. 对 幻数 于中等质量以及重核, 基于核质量得到的经验壳能隙能够比较敏锐地给出幻数信息. 原子核电 壳能隙 荷半径也能给出幻数信息, 不过需要大幅度提高电荷半径测量精度并开展丰中子核电荷半径 的系统测量. 原子核质量公式的完善与发展不仅对于原子核 新的原子核质量公式—Weizsaecker-Skyrme(WS) 质 物理非常重要, 而且对于核天体物理研究也非常关 量公式[9~13]. 该公式是在Skyrme能量密度泛函的启 键. 极度丰中子核的结构性质以及壳演化研究是当 发下, 采用了宏观-微观模型思想, 特别考虑了模型 前核物理研究的热点问题之一[1~6]. 原子核物理中大 参数的同位旋依赖. 其必威体育精装版的版本WS4 对已知的 量实验事实显示随着核内质子和中子数增大, 核的 2353个原子核质量的均方根(rms)偏差只有 298 keV. 性质呈现某种周期性变化, 当质子数Z或中子数N 为 与此同时, 该模型预言出来的超重核alpha衰变能与 2, 8, 20, 28, 50, 82 以及中子数为126时, 原子核显得 现有的实验数据符合得非常好. 通过对壳能隙的系 特别稳定, 在自然界的含量也比邻近的核素更丰富. 统研究, WS模型能够很好地再现重核的子壳闭合结 这些数称为幻数, 具有幻数的核称为幻核. 原子核壳 构[10], 譬如(Z =64, N =82)以及 (Z =100, N =152)等地 模型由于能够成功解释这些幻数, 因而成为最基本 方出现的壳能隙增强现象. 不过, 该模型能否成功描 的核结构模型之一. 由于多数核结构模型是用来描 述较轻的丰中子核结构还需要进一步检验. 述beta稳定线附近原子核性质的, 其对于远离beta稳 除了已知的幻数, 人们通过对一些丰中子核譬 定线原子核性质的预言需要进一步的检验. 为了系 如22,24O, 52Ca 的能谱或者质量研究表明这些核可能呈 统地描述原子核的基态性质, 人们发展了相对论平 现幻核结构[1,4]. 对N =14, 16, 32等这些可能的新“幻 均场[7] 以及Skyrme Hartree-Fock-Bogoliubov (HFB)[8] 数”进行合理地解释是核结构理论的一个新挑战. 除 等微观质量模型. 对于超重核以及滴线核, 人们发现 了原子核能谱、质量, 人们发现幻核结构在原子核电 各种不同的理论模型预言出来的原子核性质, 包括 荷半径中似乎也会有所体现. 除了基于