科研人員利用蘭州重離子研究裝置開展N~20“反轉(zhuǎn)島”附近原子核的β衰變研究
2014年4月,北京大學(xué)物理學(xué)院核物理實(shí)驗(yàn)組與中國科學(xué)院近代物理研究所重離子核反應(yīng)研究組合作,利用蘭州重離子研究裝置(HIRFL)放射性束流線1號線(RIBLL1)開展了對“反轉(zhuǎn)島”區(qū)原子核結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)研究。利用HIRFL提供的初級束40Ar轟擊9Be靶發(fā)生碎裂反應(yīng),碎裂產(chǎn)物經(jīng)過RIBLL1分離、純化,得到了Z~12,N~20核區(qū)的放射性豐中子次級束。為開展對這些遠(yuǎn)離穩(wěn)定線原子核的b衰變實(shí)驗(yàn)研究, 北京大學(xué)物理學(xué)院核物理實(shí)驗(yàn)組研制了一套新的工作在連續(xù)束模式下的b衰變探測系統(tǒng)(Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 747(2014)52–55)。通過精確給出衰變母核和β電子之間的位置關(guān)聯(lián)信息,可以在連續(xù)束工作模式下對衰變出射β電子的歸屬進(jìn)行準(zhǔn)確的判定,大大減少了衰變譜的本底, 確保了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的精度, 同時增加了束流的有效利用率。利用這套b衰變探測系統(tǒng),合作實(shí)驗(yàn)組通過β-γ、β-n和β-n-γ符合測量對“反轉(zhuǎn)島”區(qū)附近十余個原子核的b衰變進(jìn)行了研究,得到了它們的衰變綱圖。
本次實(shí)驗(yàn)得到的大部分原子核半衰期實(shí)驗(yàn)精度比之前發(fā)表的數(shù)據(jù)有所提高?;谛碌膶?shí)驗(yàn)結(jié)果,通過與北京大學(xué)和中山大學(xué)核結(jié)構(gòu)理論研究者合作,研究了“反轉(zhuǎn)島”區(qū)N = 19~22同中子素鏈半衰期的系統(tǒng)性變化規(guī)律。首次觀察到4條同中子素鏈的半衰期在Z = 13處都出現(xiàn)了不同程度的“下沉”,其遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了原子核奇偶效應(yīng)可能帶來的影響,反映了原子核結(jié)構(gòu)在Z = 13附近的演化特點(diǎn),給出了“反轉(zhuǎn)島”區(qū)北部邊界的新標(biāo)志。通過分析34Al核b衰變的β-γ-γ符合譜,在衰變子核34Si中發(fā)現(xiàn)了一條來自于母核34Al的1+ isomer態(tài)β衰變布居的激發(fā)能為4519 keV的能級,其自旋宇稱指定為2+。研究表明這個新發(fā)現(xiàn)的2+能級為34Si核中激發(fā)g帶的帶頭,首次給出了“反轉(zhuǎn)島”區(qū)原子核中存在三軸形變的直接實(shí)驗(yàn)證據(jù)。
研究成果發(fā)表在Physics Letters B772(2017)529-533。
文章鏈接:http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0370269317305543
“反轉(zhuǎn)島”區(qū)N = 19 ~ 22同中子素鏈的半衰期
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