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丰中子Zn核素奇特核结构讨论和展望
王姝婧, 白世伟, 杨晓菲
, doi: 10.11804/NuclPhysRev.37.2019CNPC34
摘要:
不稳定核结构是当前核物理研究的前沿热点问题之一,尤其是针对丰中子幻数核附近的区域。中子数N=40, 50附近镍区域核素展现出丰富的结构特征,激励了众多理论和实验研究。原子核的基本性质与核的结构密切相关,这里我们选择分析丰中子Zn(Z=30)同位素的基本性质来进一步了解这一核区的核结构特征。本文回顾了在欧洲核子中心(CERN)的ISOLDE测量Zn 同位素的实验,基于62–80Zn 核素基态和长寿命同核异能态的自旋、磁矩、电四极矩以及电荷均方根半径等基本性质,并结合各种大规模壳模型计算结果,系统地讨论了这一核区的壳结构演化、幻数特征、奇特形变和形状共存,以及核子间关联激发等物理现象。最后,基于已有的实验数据和物理现象,以及理论预言的 N=50以上镍核区的能级演化特征,我们提出在ISOLDE的共线共振电离谱装置上测量更加丰中子的81,82Zn 核素基本性质的实验设想。
中国极化电子离子对撞机探测器设计
祁康辉, 梁羽铁, 王荣, 谢亚平, 杨智, 赵宇翔
, doi: 10.11804/NuclPhysRev.37.2019CNPC37
摘要:
核子是构成宇宙可见物质的最主要成分,也是研究强相互作用的最佳实验室。对核子内部结构的研究是当前理论和实验研究的重要前沿。在核子内部结构的实验研究中,电子- 离子对撞机(Electron Ion Collider, EIC)是最理想的装置,能提供核子内部最清晰的图像,是人类认识物质世界深层次结构,特别是核子与原子核结构最理想的工具。中国极化电子离子对撞机EicC项目,设想在已开建的HIAF 高能离子束的基础上进行升级:将离子束流升级成15~20 GeV 的极化束流,建设3~5 GeV 高能极化电子束流,实现质心系能量为10~20 GeV双极化电子- 离子对撞,在海夸克能区对核子内部结构进行精细测量,并对质子质量、奇特强子态等诸多重要物理课题展开研究。在本文中,我们开发了EicC 快模拟软件,对探测器性能进行参数化模拟;通过物理模拟汇集EicC探测需求,利用探测器模拟软件进行优化并提出EicC 探测器谱仪的初步设计方案。该谱仪方案提供了接近全立体角的覆盖范围和大动量范围内的粒子鉴别能力,兼顾EicC项目丰富的物理课题。
复动量表象方法对奇特核中晕现象的研究
戴华名, 曹雪能, 刘泉, 郭建友
, doi: 10.11804/NuclPhysRev.37.2019CNPC07
摘要:
晕现象的研究使人们对核结构有了新的认识。连续谱,尤其是连续谱中的共振态在其中扮演着重要角色。复动量表象(CMR)方法不仅能够统一描述束缚态、共振态和连续谱,而且能够很好地描述窄共振和宽共振。本文介绍了CMR方法对原子核共振态的研究。给出了31Ne和19C等核的束缚态和共振态的单粒子能量随形变参数β2的变化规律,分析了19C和31Ne中单中子晕形成的物理机制和在中子数N=20附近能级反转的原因,并预测了比37Mg重的核中的单中子晕现象,这一预测结果对在实验中寻找较重的晕核具有一定的参考价值。这些研究表明CMR 方法不仅适用于描述稳定核,也适用于描述具有弥散物质分布的奇特核。
低温硫化制备ZnS薄膜的物理性质研究
杨光, 张仁刚, 陈书真, 柯进林, 曹兴忠, 张鹏, 于润升, 王宝义
, doi: 10.11804/NuclPhysRev.37.2019CNPC02
摘要:
采用磁控溅射方法先在玻璃衬底上室温下沉积Zn金属薄膜,接着先后在200和400 ℃温度下的硫蒸气和氩气流中进行退火,生长出 ZnS 薄膜。薄膜样品的微观结构、物相结构、表面形貌和光学性质分别采用正电子湮没技术 (PAT)、X射线衍射仪 (XRD)、扫描电子显微镜 (SEM)和紫外-可见分光光度计进行表征。该ZnS薄膜在可见光范围具有约80%的高透光率,随着硫化时间的增加,其带隙由3.55 增加到3.57 eV,S/Zn原子比从0.54上升至0.89,薄膜质量明显得到改善,相对于以前报道的真空封装硫化所制备的ZnS薄膜,硫过量问题得到了较好解决。此外,慢正电子湮没多普勒展宽谱对硫化前后薄膜样品中膜层结构缺陷研究表明,硫化后薄膜的S参数明显增大,生成的ZnS 薄膜结构缺陷浓度高于Zn薄膜。
Calculations of the 17O and 17F Spectra and 16O(p,p) Reaction Cross Sections in the Coupled-channel Gamow Shell Model
Michel Nicolas
, doi: 10.11804/NuclPhysRev.37.2019CNPC68
摘要:
We apply the coupled-channel Gamow shell model to calculate the spectra of 17O and 17F, as well as 16O(p,p) elastic cross sections at low energies. It is shown that continuum coupling is necessary to account for the particle-emission width of the unbound eigenstates of 17O and 17F. The low-lying spectrum of 17O and 17F and 16O(p,p) excitations functions are in fair agreement with experimental data. Nevertheless, it is also shown that the use of a realistic nuclear Hamiltonian is needed to have an optimal reproduction of 16O(p,p) elastic cross sections in the low-energy region.
基于SiPM读出的塑料闪烁体探测器时间性能研究
周冰倩, 章学恒, 方芳, 闫铎, 唐述文, 余玉洪, 王世陶, 张永杰, 刘相满, 赵亦轩, 金树亚, 刘忠, 孙志宇
, doi: 10.11804/NuclPhysRev.37.2019CNPC53
摘要:
研究了基于硅光电倍增管(SiPM)双端读出的面积为10 cm ×10 cm的薄塑料闪烁体探测器的时间性能。239Pu放射源测试结果显示:(1)在多支SiPM串连读出方式下,随着SiPM数量的增加,探测器时间分辨逐渐变好;(2)在固定12支SiPM数量不变的情况下,并联支路越多,探测器时间分辨越差;(3)采用快时间塑料闪烁体并增加其厚度,可有效提高探测器时间分辨;(4)采用比束斑尺寸更大的塑料闪烁体,可有效提高探测器时间分辨的位置均匀性;(5)对于1 mm厚的EJ232塑料闪烁体探测器,在单端12支SiPM串行连接的情况下,可获得好于131 ps的时间分辨。这一研究对RIBLL2起始时间探测器的升级改造具有重要的指导意义。
Chiral Crossover and Chiral Phase Transition Temperatures from Lattice QCD
Shengtai LI, Hengtong DING
, doi: 10.11804/NuclPhysRev.37.2019CNPC65
摘要:
We review our recent studies on chiral crossover and chiral phase transition temperatures in this proceedings. We will firstly present a lattice QCD based determination of the chiral crossover transition temperature at zero and nonzero baryon chemical potential \begin{document}$\mu_{\rm{B}}$\end{document} which is \begin{document}$T_{\rm{pc}}\!=\!(156.5\pm1.5)$\end{document} MeV. At nonzero temperature the curvatures of the chiral crossover transition line are \begin{document}$\kappa^{\rm{B}}_2$\end{document}=0.012(4) and \begin{document}$\kappa^{\rm{B}}_4$\end{document}=0.000(4) for the 2nd and 4th order of \begin{document}$\mu_{\rm{B}}/T$\end{document}. We will then present a first determination of chiral phase transition temperature in QCD with two degenerate, massless quarks and a physical strange quark. After thermodynamic, continuum and chiral extrapolations we find the chiral phase transition temperature \begin{document}$T_{\rm{c}}^0\!=\!132^{+3}_{-6}$\end{document} MeV.
放射性核素寿命计算方法的模拟研究
曾奇, 王宁, 王猛, 张玉虎, 涂小林, 徐星, 陈瑞九, 陈相成, 付超义, 刘君豪, 李宏福, 司敏, 帅鹏, 孙铭泽, 邢元明, 颜鑫亮, 赵剑锟, 周旭, 周小红
, doi: 10.11804/NuclPhysRev.37.2019CNPC26
摘要:
根据几种常用放射性核素的寿命计算方法,通过模拟数据研究了直接拟合法、对数时间法、极大似然法、观测时间受限时的极大似然法等四种寿命计算方法的适用范围。当观测时间不受限时,研究了在不同计数下寿命计算方法的适用范围。当观测时间受限时,研究了在不同观测时间窗口下寿命计算方法的适用范围。模拟中选用全剥离离子94mRu44+作为目标核素,得到了不同计数及不同观测时间窗口下的寿命及其误差,并给出了四种方法的适用范围。94mRu44+寿命的模拟结果与在兰州等时性质量谱仪上获得的实验结果在一倍标准偏差范围内一致,从而进一步验证了寿命计算方法的适用范围及模拟数据的可靠性。该模拟结果可为寿命测量实验设计提供理论依据和参考。
Triangle Singularities and Charmonium-like XYZ States
Fengkun GUO
, doi: 10.11804/NuclPhysRev.37.2019CNPC52
摘要:
The spectrum of hadrons is important for understanding the confinement of quantum chromodynamics. Many new puzzles arose since 2003 due to the abundance of experimental discoveries with the \begin{document}$XYZ$\end{document} structures in the heavy quarkonium mass region being the outstanding examples. Hadronic resonances correspond to poles of the \begin{document}$S$\end{document}-matrix, which has other types of singularities such as the triangle singularity due to the simultaneous on-shellness of three intermediate particles. Here we briefly discuss a few possible manifestations of triangle singularities in the \begin{document}$XYZ$\end{document} physics, paying particular attention to the formalism that can be used to analyze the data for charged \begin{document}$Z_c$\end{document} structures in the \begin{document}$\psi\pi$\end{document} distributions of the reaction \begin{document}$e^+e^-\to \psi\pi^+\pi^-$\end{document}.
利用直接核反应研究轻丰中子核的奇特结构
李根, 谭智威, 楼建玲, 蒋颖, 叶沿林
, doi: 10.11804/NuclPhysRev.37.2019CNPC09
摘要(128) HTML(47) PDF (0KB)(13)
摘要:
直接核反应(包括弹性散射、非弹性散射、转移反应等)是研究丰中子核奇特结构的常用实验手段之一。以6,8He、11Li、11,12Be、14,15B、15,16C等N = 8附近核的结构研究为例,综述了如何利用这几种反应从实验上研究丰中子核的奇特结构。利用6,8He,11Be等晕核在质子和氘靶上的弹性散射数据,拟合得到了这些反应体系的有效相互作用(光学势)。利用16C在质子和氘靶上的非弹性散射数据,抽取了16C 的形变参数,结果表明16C的形变不可忽略。利用单核子转移反应,定量研究了8He, 11,12Be等丰中子核基态及低占据态中的p-,s-,以及d-波成分的强度。结果表明:8He基态中的4个价中子,除了可以构成正常的 (0p3/2)4 组态外,还有一定的几率构成(\begin{document}$ 0 p_{3/2} $\end{document})2(0p1/2)2组态;12Be的基态以d波闯入为主,而其临近的11Be的基态以s波闯入为主。
深度学习在核物理中的应用
庞龙刚, 周凯, 王新年
, doi: 10.11804/NuclPhysRev.37.2019CNPC41
摘要:
深度学习是目前最好的模式识别工具,预期会在核物理领域帮助科学家从大量复杂数据中寻找与某些物理最相关的特征。本文综述了深度学习技术的分类,不同数据结构对应的最优神经网络架构,黑盒模型的可解释性与预测结果的不确定性。介绍了深度学习在核物质状态方程、核结构、原子核质量、衰变与裂变方面的应用,并展示如何训练神经网络预测原子核质量。结果发现使用实验数据训练的神经网络模型对未参与训练的实验数据拥有良好的预测能力。基于已有的实验数据外推,神经网络对丰中子的轻原子核质量预测结果与宏观微观液滴模型有较大偏离。此区域可能存在未被宏观微观液滴模型包含的新物理,需要进一步的实验数据验证。
Soft and Hard Probes of Relativistic Heavy-Ion Collisions
Guangyou QIN
, doi: 10.11804/NuclPhysRev.37.2019CNPC39
摘要:
We provide a short review on some recent developments in the soft and hard probes of quark-gluon plasma(QGP) in high-energy nuclear collisions. The main focus is on the theoretical and phenomenological studies of anisotropic collective flow and jet quenching related to the Relativistic Heavy-Ion Collider(RHIC) and the Large Hadron Collider(LHC). The origin of the collectivity in small collision systems is also briefly discussed. For soft probes, we discuss initial-state fluctuations and geometric anisotropy, the hydrodynamic evolution of the fireball, and final-state anisotropic flows, flow fluctuations, correlations and longitudinal decorrelations. Systematic comparison to experimental data may infer the evolution dynamics and various transport properties of the QGP produced in heavy-ion collisions. For hard probes, we focus on the flavor dependence of parton energy loss and jet quenching, the hadronization of heavy quarks in QGP, full jet evolution in nuclear medium and medium response. Detailed analysis of related observables can help us achieve more comprehensive understanding of jet-medium interaction and heavy flavor production in relativistic nuclear collisions. For small systems, we discuss how initial-state and final-state effects explain the observed collective flows of light and heavy flavor hadrons in proton-nucleus collisions, which is helpful in understanding the origin of the collectivity in large collision systems.
缺中子Np新核素的α衰变研究
张志远, 甘再国, 杨华彬, 马龙, 黄明辉, 杨春莉, 张明明
, doi: 10.11804/NuclPhysRev.37.2019CNPC44
摘要:
合成远离稳定线的新核素、探索原子核存在的极限是目前核物理研究的重要课题。在中子壳N=126的最丰质子一侧,极端缺中子的超铀核素处于质子滴线和中子壳的交叉位置,合成和研究该核区核素对研究N=126壳结构的演化性质具有重要意义。基于兰州重离子加速器上的充气反冲核谱仪装置(SHANS),利用36,40Ar+185,187Re熔合蒸发反应,合成了极缺中子的219,220,223,224Np新核素,在中子壳N=126附近首次建立了Np同位素链的α衰变系统性,获得了N=126壳效应在Np同位素链中依然存在的实验证据。依据单质子分离能的系统性分析,确定了Np同位素链中质子滴线的位置,219Np也成为目前已知的最重的质子滴线外核素。此外,基于实验测量的反应截面,并与理论模型的计算结果相比较,讨论了进一步合成该核区其它新核素218,221,222Np的可行性。
强磁场与涡旋场中的夸克胶子物质
黄旭光
, doi: 10.11804/NuclPhysRev.37.2019CNPC29
摘要:
相对论重离子碰撞可以产生高温的夸克胶子物质,同时也产生极强的电磁场和流体涡旋。在强电磁场和涡旋场中的夸克胶子物质呈现出新奇的宏观量子现象,比如手征磁效应、手征涡效应、手征分离效应、手征电分离效应、自旋极化现象等。它们一方面给我们提供了可以探测高温下量子色动力学的非平庸规范场拓扑结构、强相互作用的宇称破坏、夸克胶子物质中的自旋动力学等的实验手段,另一方面也与物理学其他分支,比如粒子物理、凝聚态物理、天体物理、冷原子物理等发生紧密联系,形成新的交叉研究领域。本文旨在对这些宏观量子现象的产生机制以及它们在相对论重离子碰撞中的探测等做一回顾和展望。特别地,我们揭示出重离子碰撞的磁场强度可以达到\begin{document}$10^{18}\sim 10^{20}$\end{document} G,流体涡旋可以达到\begin{document}$10^{22}$\end{document} s–1;这是我们已知当前宇宙中最强的磁场和流体涡旋。我们定量地对同量素碰撞实验做了分析,发现即便背景比例达到93%以上,当前的同量素碰撞实验仍然可在大约\begin{document}$3\sigma$\end{document}的显著性水平上判断是否有手征磁效应的发生。我们系统地给出了满足因果律的自旋流体力学方程,并推导了其中的集体激发模式,这将有助于理解超子自旋极化中出现的符号问题。
小型加速器质谱系统研制及分析技术研究
何明, 包轶文, 苏胜勇, 游曲波, 李康宁, 赵庆章, 庞仪俊, 胡畔, 张文慧, 龚杰, 何洪钰, 胡跃明
, doi: 10.11804/NuclPhysRev.37.2019CNPC01
摘要:
加速器质谱(AMS)是测量长寿命放射性核素灵敏度最高的分析技术,在环境、地质、考古、物理等领域有着广泛应用。近年来,AMS装置的小型化在国际上得到了很大发展。为了研发小型化AMS装置及其分析技术,中国原子能科学研究院分别自主研制了加速电压为0.2 MV的单极型AMS装置和端电压为0.3 MV的串列型AMS装置。基于研制的单极型AMS装置,成功开展了14C的高效传输和本底排除技术研究,实现了14C的高灵敏测定,14C/12C的测量灵敏度达到2×10–15;利用研制的串列型AMS装置,开展了低能量下129I的气体剥离条件、本底排除和探测方法研究,建立了129I的高效传输和高灵敏测量方法,129I/127I的测量灵敏度为1×10–14。这是国内首次研制成功小型AMS装置,为AMS国产化奠定基础。
Relativistic Kelvin Circulation Theorem for Ideal Magnetohydrodynamics
Jianfei WANG, Shi PU
, doi: 10.11804/NuclPhysRev.37.2019CNPC19
摘要:
We have studied the relativistic Kelvin circulation theorem for ideal Magnetohydrodynamics. The relativistic Kelvin circulation theorem is a conservation equation for the called T-vorticity, We have briefly reviewed the ideal magnetohydrodynamics in relativistic heavy ion collisions. The highlight of this work is that we have obtained the general expression of relativistic Kelvin circulation theorem for ideal Magnetohydrodynamics. We have also applied the analytic solutions of ideal magnetohydrodynamics in Bjorken flow to check our results. Our main results can also be implemented to relativistic magnetohydrodynamics in relativistic heavy ion collisions.
Charm and Beauty Separation from Heavy Flavor Electron Measurements at RHIC
Fan SI, Xiaolong CHEN, Shenghui ZHANG, Yifei ZHANG
, doi: 10.11804/NuclPhysRev.37.2019CNPC13
摘要:
Heavy quarks (charm and beauty), especially beauty, with expectedly different properties from light quarks are considered as ideal probes for the Quark-Gluon Plasma (QGP). However, there are few measurements on beauty hadrons or on their decay leptons. With the most recent measurements on charmed hadrons and heavy flavor decay electrons (HFE) at mid-rapidity in Au+Au collisions at \begin{document}$\sqrt{s_{\rm NN}}=200\;{\rm{GeV}}$\end{document} at RHIC, a data-driven method is developed to separate charm and beauty components from the HFE measurements. From charmed hadron measurements, electrons from charm decays via semileptonic decay simulations are obtained, with which the beauty component can be extracted from the HFE spectrum. As preliminary results, the \begin{document}$p^{}_{\rm T}$\end{document} spectra, \begin{document}$R_{\rm AA}$\end{document} and \begin{document}$v_2$\end{document} distributions of electrons from charm and from beauty decays (\begin{document}$R_{\rm AA}^{\rm c\rightarrow e}$\end{document} and \begin{document}$v_2^{\rm c\rightarrow e}$\end{document}, \begin{document}$R_{\rm AA}^{\rm b\rightarrow e}$\end{document} and \begin{document}$v_2^{\rm b\rightarrow e}$\end{document}) in minimum bias Au+Au collisions are presented, respectively. Less suppression of \begin{document}$R_{\rm AA}^{\rm b\rightarrow e}$\end{document} is observed compared with that of \begin{document}$R_{\rm AA}^{\rm c\rightarrow e}$\end{document} at moderate-to-high \begin{document}$p_{\rm T}$\end{document}, and \begin{document}$v_2^{\rm b\rightarrow e}$\end{document} shows smaller than \begin{document}$v_2^{\rm c\rightarrow e}$\end{document} at low-to-moderate \begin{document}$p_{\rm T}$\end{document}.
基于SiPM双端读出的 γ射线探测器研究
刘相满, 唐述文, 刘伍丰, 孙志宇, 余玉洪, 王伟, 陈若富, 陈俊岭, 张永杰, 方芳, 闫铎, 王世陶, 章学恒, 陆建伟, 周冰倩
, doi: 10.11804/NuclPhysRev.37.2019CNPC03
摘要:
研究高灵敏度的新型康普顿望远镜对于中能区空间\begin{document}$\gamma $\end{document}射线探测具有重要的科学意义。量能器作为康普顿望远镜的重要组成部分,应具有优异的能量分辨率和位置分辨率。为此,设计了一种基于硅光电倍增管(SiPM)双端读出的CsI(Tl)\begin{document}$\gamma $\end{document}射线探测器作为康普顿望远镜量能器的基本探测单元。同时,对于使用不同包装材料(Teflon、Tyvek和ESR)和不同晶体尺寸(5 mm×5 mm×60 mm、5 mm×5 mm×80 mm和5 mm× 5 mm×100 mm)的探测器进行了研究测试。测试结果表明,这三种包装材料对能量分辨率的影响不明显,但对光衰减长度和位置分辨率有较大影响,且二者表现出明显的相关性,即光衰减长度越短,探测器的位置分辨率越好;对于使用不同晶体尺寸的三种探测器,其性能并没有表现出显著的差异。经综合考虑,选用ESR包装的5 mm×5 mm×80 mm的CsI(Tl)晶体探测器,可以满足新型康普顿望远镜对量能器的性能要求,其能量分辨率可达5.2%,位置分辨率约为5.2 mm。

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