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2020年  第37卷  第1期

目录
2020-1 目录
2020, 37(1): 1-2.
摘要(417) HTML (272) PDF (420KB)(25)
摘要:
核物理
通过基矢光前量子化方法对π介子的研究
赵恒飞, 蓝江山, 赵行波
2020, 37(1): 1-10. doi: 10.11804/NuclPhysRev.37.2020016
摘要(1201) HTML (398) PDF (3785KB)(89)
摘要:

为研究

介子的性质,通过基矢光前量子化方法获得

介子的光前波函数。基失光前量子化是一种在哈密顿量体系下基于量子场论的非微扰方法。在哈密顿量中我们考虑了动能项、基于全息色动力学的横向禁闭势、与横向禁闭势互补的纵向禁闭势和基于QCD的夸克-胶子相互作用。我们的基矢空间包括最低阶的两个Fock空间,即领头阶

与次领头阶

。根据所得的光前波函数我们计算了

介子衰变常数以及(基于领头Fock空间的)电磁半径,这些结果与粒子数据手册(PDG)上的结果相近。此外,我们计算了(基于领头Fock空间的)

介子部分子分布,QCD演化后,与原先的结果相近(蓝江山等,Phys Rev Lett, 2019, 122: 172001.),能够很好地描述费米国家实验室(FNAL)与欧洲核子中心(CERN)的实验数据。

A~80核区在束$ {\gamma} $谱学研究进展
王守宇, 许文政, 刘晨, 李志泉
2020, 37(1): 11-17. doi: 10.11804/NuclPhysRev.37.2020001
摘要(710) HTML (224) PDF (3282KB)(51)
摘要:
为深入研究原子核手征对称性自发破缺等重要的科学问题,山东大学(威海)核物理研究团队利用在束\begin{document}$ \gamma $\end{document}谱学实验技术,系统研究了A~80核区一系列原子核的能级结构,丰富了这个区域原子核的谱学信息,并对这些原子核的对称性、形状和运动模式等问题进行了探讨。研究结果表明,在A~80核区存在包括奇奇核和奇A核在内的多例候选手性原子核,能级寿命测量支持80Br的手性解释。此外,本文也讨论了随着中子数的增加,手征几何和八极关联效应的演化情况以及这个核区近球形核的中子跨壳激发现象。
基于HIRFL-CSR测量丰中子重核质量的建议
刘明正, 王猛, 张玉虎, 付超义, 周旭, 张敏, 邢元明, 孙铭泽
2020, 37(1): 18-25. doi: 10.11804/NuclPhysRev.37.2020009
摘要(854) HTML (279) PDF (3260KB)(63)
摘要:
丰中子重核区有大量原子核质量未知,迫切需要实验测量。我们建议,利用兰州重离子加速器研究装置HIRFL-CSR上的等时性质谱术,高精度测量204Pt等丰中子重核的质量。CSR质量测量实验中,在目标核产额尽可能高的前提下,需要每次注入都有多个离子同时储存到实验环CSRe中,才能针对逐次注入修正磁场晃动的影响,得到高精度测量结果。但在丰中子核区,当目标核产生截面非常低时,每次注入能储存到环中的离子数目太少。为了解决这个问题,我们提出了一种“混合厚度靶”的方法,在不明显改变目标核产额的情况下,显著增加同时储存在CSRe中的离子数,满足实验要求。模拟计算表明,在CSRe测量丰中子重核质量是可行的,并推荐了实验的设置。
能量密度泛函中不同对关联处理方式对原子核形变描述影响的探讨
师浩强, 王小保, 董国香, 王华磊
2020, 37(1): 26-33. doi: 10.11804/NuclPhysRev.37.2020006
摘要(1073) HTML (279) PDF (8622KB)(32)
摘要:
在Skyrme能量密度泛函理论的框架下,研究了不同对关联处理近似,如Hartree-Fock-Bogoliubov (HFB)、Hartree-Fock-Bogoliubov Lipkin-Nogami (HFBLN)及在HFBLN基础上考虑粒子数投影,对于原子核势能曲面计算及基态结合能的影响。同时,也研究了不同对力,如体积对力、表面对力及混合对力对结果的影响。研究的对象为典型的双幻核16O,40Ca,100Sn和208Pb,它们的基态为球形;还有典型的形变核48Cr,也研究了相应的Cr和Fe同位素链的结合能,最后讨论了对超重核298Fl的势能面计算。研究发现,对关联基本不改变形变极小点,但是由于对关联能的引入,对结合能会带来几个MeV的修正能量,HFB、HFBLN及投影计算的修正能量逐渐递增。对关联可以改变位能面最小点附近曲线的软度,使得形变较小点变浅,而在HFBLN基础上考虑粒子数投影,又可以让形变极小点变得更加明显。对关联也降低了位垒高度。在相同对关联处理近似下,混合对力与体积对力计算的势能面结果相接近,表面对力带来了更多的对关联能,对关联的效果更加显著。
处于力学不稳定条件下的受激有限核的动力学演化与确定论混沌
邢永忠, 方玉田, 刘晓斌, 郑玉明
2020, 37(1): 34-39. doi: 10.11804/NuclPhysRev.37.2019053
摘要(530) HTML (226) PDF (3416KB)(12)
摘要:
208Pb为例,研究了不同热力学稳定条件下有限核体系单体耗散的非线性特征。首先,给出了该原子核在不同温度下的压强密度相图以及相图中的力学不稳定区(Spinodal region),在相图中属于不同稳定性区域的温度和密度值下,抽取了208Pb中各核子的坐标和动量,然后,将其作为量子分子动力学(QMD)模型的初始值,模拟受激有限原子核体系仅在平均场作用下的时空演化,分析不同初始分布所对应的系统在时空演化过程中核子的空间分布、密度涨落等随时间的演化特征,重点对比分析了对应于相图中不同区域的初始208Pb原子核在演化过程中的不同表现特征;通过对定义在事件空间和定义在相空间的准Lyapunov指数的计算,清楚地显示,在力学不稳定的条件下,平均场动力学对于核子空间分布的敏感依赖性,定量地揭示了反应动力学中单体耗散的非线性混沌特征,进一步证实了中能重离子碰撞中多重碎裂的混沌机制。
加速器
EicC对撞光学设计
王睿儒, 杨建成, 申国栋, 王耿
2020, 37(1): 40-45. doi: 10.11804/NuclPhysRev.37.2019048
摘要(599) HTML (276) PDF (3608KB)(39)
摘要:
EicC是中国科学院近代物理研究所计划建造的中国电子-离子对撞机装置,该对撞机质心能位于20 GeV附近,是研究海夸克的最佳能量窗口,同时还可研究胶子和价夸克。EicC对撞粒子为高极化率质子和电子束团,质子环pRing采用八字环设计方案,可以更好地保持极化质子束团极化率,电子环eRing采用跑道形环设计方案,可以更好地利用隧道空间。该装置电子束流能量中心值为3.5 GeV,电子束RMS发射度为水平方向60 nm·rad,垂直方向60 nm·rad,对撞点β函数为水平方向0.4 m,垂直方向0.12 m;质子束流能量中心值20 GeV,质子束RMS发射度为水平方向300 nm·rad,垂直方向180 nm·rad,对撞点β函数为水平方向0.08 m,垂直方向0.04 m,设计亮度2×1033 cm–2s–1。EicC采用双对撞区非对称光学设计,通过对EicC不同色品补偿方案的研究,最终确定了弧区加短直线节共同补偿的色品补偿方案;通过研究对撞点处β函数以及对撞点间相移对动力学孔径的影响,最终得到pRing动力学孔径大于8 σ(σ为束团RMS尺寸)、eRing动力学孔径大于20 σ,满足大于束团尺寸6 σ的要求。
非PLL相位平均型参考线原型验证
陈奇, 何源, 王贤武, 黄贵荣, 高郑, 朱正龙, 薛纵横, 金柯安, 曾凡剑, 马瑾颖
2020, 37(1): 46-52. doi: 10.11804/NuclPhysRev.37.2019051
摘要(354) HTML (197) PDF (3928KB)(18)
摘要:
射频相位参考线是粒子加速器的重要组成部分之一,为射频低电平控制系统(LLRF)、束流诊断系统、定时系统等提供稳定的相位锁定参考信号。为减少远距离传输过程中由环境温度变化导致的射频传输线中的射频相位漂移,多个加速器装置中已经采用射频相位参考线提供射频相位参考,这些相位参考的实现方案主要是基于恒温控制和基于光纤锁相。与这些方案相比,采用相位平均方法不仅可以保持长距离节点之间的相位稳定,而且更易于现场安装与维护。现有的带有锁相环(PLL)的终端短路方式实现相位平均参考线的方案仍有一些节点数量限制等方面的不足,本文对相位平均参考线结构进行了去除PLL的简化设计并进行了验证,以期增加更多的相位分配节点以及降低对射频器件参数的要求。对非PLL的单端输入终端短路相位平均方案与两端输入各节点间互为参考的相位平均方案分别进行了实验测试,结果表明两者的相位RMS精度可以达到0.1°~0.3°。并对不同的相位平均实现方案中相位不稳定的产生原因进行了分析,结果表明,除环境温度外,同轴线缆材质、合成相位与幅度的不平衡合成等也是重要影响因素。
核技术
上海激光康普顿散射伽马源的发展和展望
王宏伟, 范功涛, 刘龙祥, 曹喜光, 李薇, 张岳, 胡新荣, 李鑫祥, 王俊文, 鲁同所, 黄勃松, 郝子锐, 匡攀, 黄玉华
2020, 37(1): 53-63. doi: 10.11804/NuclPhysRev.37.2019043
摘要(1013) HTML (458) PDF (3759KB)(111)
摘要:
激光康普顿散射(Laser Campton Scattering, LCS)光源,是一种基于相对论电子束与激光光子相互作用的新型X-ray或Gamma-ray光源。它具有能量高、波长短、脉冲快和峰值亮度高的特性,已成为国际先进光源技术的重要选项之一。本文介绍了激光康普顿散射光源的产生原理、国内外发展现状以及目前国际上运行和在建的激光康普顿散射光源装置,其中重点介绍了上海光源二期正在建设的上海激光电子伽马源(Shanghai Laser Electron Gamma Source, SLEGS)装置,以及在这一光源装置上可以开展的核物理、核天体物理、核废料处理及核医学应用等研究。随着上海软X射线自由电子激光试验装置(Soft X-ray Free Electron Laser, SXFEL)升级为用户装置,以及未来十三五国家重大科技基础设施-硬X射线自由电子装置(Shanghai HIgh repetition rate XFEL aNd Extreme light facility, SHINE)的建设完成,基于直线电子加速器(LINear ACcelator, LINAC)的康普顿散射光源的伽马能量将会达到GeV量级的高能量。超短脉冲、高极化度、高通量的激光康普顿散射光源将迎来新的发展机遇,基于康普顿伽马光源的核物理、天体物理、粒子物理及应用基础研究也必将迈上一个新台阶。
基于北京大学4.5 MV静电加速器的核技术应用
高原, 杨向军, 王建勇
2020, 37(1): 64-73. doi: 10.11804/NuclPhysRev.37.2019041
摘要(736) HTML (276) PDF (9772KB)(40)
摘要:
北京大学4.5 MV静电加速器是20世纪80年代我国自主研发的静电加速器。该器端电压在0.7~3.8 MV连续可调,主要加速氢/氦同位素离子,并可通过打靶产生准单能直流/脉冲中子场,具有多条束线及多个实验终端。该器作为开放仪器多年来为国内外从事核技术研究的团队提供了实验平台。近年来,针对我国在能源、航天和国防等领域材料研究的重要需求,该器进行了多次升级改造。一方面通过产生7 MeV以下和14~19 MeV的准单能中子场,应用于(n, α)核反应截面的测量和聚变堆中子谱仪刻度;另一方面,通过温控辐照、核反应分析等实验终端,实现了材料辐照损伤及聚变堆材料元素定量分析等研究方向的功能拓展。此外,设计新增用于半导体材料电学性能测试的原位在线辐照终端和用于研究材料微观尺度元素分布的离子束综合分析实验终端。目前部分新终端已设计组装完成,相关搭建和调试工作正在进行中。
用于SCA ASIC测试的数字读出模块设计
钱思璠, 赵雷, 陈晗, 刘树彬, 安琪
2020, 37(1): 74-81. doi: 10.11804/NuclPhysRev.37.2019025
摘要(530) HTML (202) PDF (4333KB)(14)
摘要:
高速开关电容阵列(SCA)具有高速采样、低功耗的特点,基于SCA的高速波形数字化是目前高精度时间测量的一个重要研究方向。为此,我们开展SCA芯片的研究,目前已设计完成原型ASIC设计,并正在进行后续版本的改进设计。为便于未来多版本ASIC的测试和评估,需设计具有一定通用性的数字读出模块,本论文工作主要介绍此模块的设计工作以及相应的数据读出软件。数字读出模块基于FPGA实现对待测ASIC的控制、配置及数据读出,采用DDR3片外存储芯片,使用USB3.0等接口进行数据传输;上位机软件基于Python3.7设计,实现了数据采集与波形绘制等功能。目前已使用设计完成的数字读出模块对第2版SCA ASIC进行了初步的测试,测试结果表明,此读出模块工作正常,且SCA芯片输出结果符合预期。
交叉学科
真空中固液界面的离子束分析研究
李晓月, 余涛, 毛光博, 郭金龙, 李亚宁, 张海磊, 吴汝群, 刘文静, 赵靖, 沈程, 沈皓, 杜广华
2020, 37(1): 82-87. doi: 10.11804/NuclPhysRev.37.2019031
摘要(498) HTML (213) PDF (3292KB)(22)
摘要:
原位实时地高精度测量固液界面的元素或离子(电荷)组成和动态变化对于界面反应和相互作用研究非常重要,但是传统的高分辨离子束分析实验在真空环境中不能直接测量液体样品。本文研制了一种固体-液体界面探针,该探针使用氮化硅-铝纳米复合膜作为真空密封窗和电化学电极,利用复旦大学核微探针成功开展了真空中固体-液体界面探针0.01 mol/L氯化钡和1 mol/L氯化镧溶液样品固体-液体界面的卢瑟福背散射(RBS)分析和粒子激发X射线(PIXE)分析。实验结果表明,真空环境下,固液界面探针纳米薄窗可承受2 MeV He+离子注量为1.0×1018 ions/cm2的辐照。微区PIXE分析成功获得了固液界面探针结构的元素分布。通过对卢瑟福背散射能谱进行分析,获取了20 nm分辨的电极界面微米深溶液中的La, Cl元素浓度。在1 mol/L的LaCl3固液界面电极表面,负电压(–2.3 V)时电解质离子在电极表面高浓度聚集,正电压(+2.3 V)时电解质在电极表面呈低浓度分布,在约1 250 nm深处电解质溶液趋向于体浓度。
均匀磁场下碳离子笔形束的剂量变化分析及位置修正方法
孟乾乾, 张小芳, 刘新国, 戴中颖, 李强, 陈卫强
2020, 37(1): 88-96. doi: 10.11804/NuclPhysRev.37.2019038
摘要(1054) HTML (211) PDF (7276KB)(19)
摘要:
分析外加均匀磁场对于碳离子笔形束剂量分布的影响,并考虑修正这种影响,为磁共振成像引导碳离子放射治疗的临床应用提供指导。本文利用蒙特卡罗方法模拟计算了不同能量碳离子笔形束在不同强度磁场下的剂量分布情况,发现垂直于碳离子束入射方向的均匀磁场对于碳离子笔形束射程缩短的影响很小,磁场对碳离子束的主要影响是引起束流横向偏转,特别是碳离子束布拉格峰位置的横向侧移。横向侧移程度与碳离子束的能量和磁场强度相关,根据模拟结果,得到了一个计算碳离子束布拉格峰在磁场中相对横向偏转的方程,并提出一种校正外加磁场引起的碳离子束布拉格峰横移的角度修正方法。这些结果可用于指导磁共振图像引导碳离子放射治疗计划系统的研发。
灵芝酸A对人肝癌细胞的辐射增敏效应的初步研究
邵长胜, 张群霞, 汪建业, 黄青
2020, 37(1): 97-103. doi: 10.11804/NuclPhysRev.37.2019055
摘要(1583) HTML (220) PDF (3352KB)(12)
摘要:
本研究旨在初步探讨灵芝酸A(GAA)对人肝癌细胞系HepG2在高LET中子和低LET的\begin{document}$ \gamma $\end{document}射线条件下的辐射敏感性的影响及差异。研究中,我们用CCK-8方法检测不同浓度GAA对HepG2增殖抑制作用。选取低浓度(5 μmol/L)GAA预处理细胞24 h,分别给予不同剂量的中子辐照或\begin{document}$\gamma $\end{document}射线辐照,分别检测克隆存活率、细胞凋亡和\begin{document}$\gamma $\end{document}H2AX蛋白的foci的形成。结果表明:在不加GAA的情况下,高LET中子辐射比低LET的\begin{document}$\gamma $\end{document}射线对细胞产生的凋亡比例高;在添加了GAA后,与未加GAA对照组相比,诱导细胞凋亡的比例明显增加;另外,加GAA处理后,细胞增殖抑制率也随着辐照剂量的增加而增高。即GAA能增加HepG2细胞的辐射敏感性,而在同样GAA剂量下,HepG2细胞对高LET中子辐射比低LET的\begin{document}$\gamma $\end{document}射线更敏感。由此,这项研究说明灵芝酸或可开发成为一种天然辐射增敏剂,从而为癌症特别是肝癌的放疗提供新的辅助治疗方法。
核能与核数据
利用GEANT4和TALYS研究中子与铁作用的次级中子双微分截面
刘丙岩, 陈志强, 韩瑞, 张鑫, 田国玉, 石福栋, 孙慧
2020, 37(1): 104-108. doi: 10.11804/NuclPhysRev.37.2019061
摘要(608) HTML (251) PDF (3672KB)(39)
摘要:
铁的次级中子双微分截面对核装置的设计、运行与维护具有重要作用。相关实验数据缺乏,且评价数据不完善,需要使用可靠的核理论模型进行计算。本工作利用GEANT4程序结合不同的中子评价数据计算了8.17, 11.5, 14.1和18 MeV等入射能量下中子轰击薄铁靶不同出射角度的次级中子双微分截面;同时利用TALYS程序和GEANT4程序结合BIC、BERT和INCLXX模型计算了25.7, 65, 100和150 MeV等入射能量下中子轰击薄铁靶不同出射角度的次级中子双微分截面,并与实验数据进行对比。研究表明,在20 MeV以下能区,ENDF/B-VIII.0库的计算结果与实验数据符合较好,BROND-3.1、CENDL-3.1、JENDL-4.0u和JEFF-3.3库的计算结果与实验数据存在差异。在20~150 MeV能区,GEANT4程序的BERT模型和TALYS程序的计算结果与实验数据符合较好,INCLXX模型和BIC模型的计算结果与实验数据存在分歧。整体来看,需要对铁的中子评价数据和核反应理论模型做进一步研究。
铅基反应堆自然循环与应急余热排出研究
杨若楠, 彭天骥, 秦长平, 李显文, 田旺盛,  范旭凯, 顾龙
2020, 37(1): 109-118. doi: 10.11804/NuclPhysRev.37.2019052
摘要(602) HTML (228) PDF (4967KB)(16)
摘要:
自然循环特性是铅基反应堆一回路的关键运行特性,对反应堆的非能动应急余热排出具有重要的影响,自然循环特性与余热排出能力是反应堆热工水力研究的重要内容。采用多孔介质方法,建立了CiADS铅基堆1/4三维计算模型,使用FLUENT程序对额定工况与低功率工况进行稳态计算。为了研究全厂断电事故下的余热排出过程,从热工水力的等效原则出发,尝试建立二维等效模型以提高瞬态计算效率。结果表明,CiADS铅基堆具备低功率自然循环运行能力和一定的事故容错能力;二维等效模型与三维模型计算结果吻合较好,可用于瞬态下的简化分析;CiADS铅基堆的非能动余热排出系统能够较好地应对全厂断电事故,反应堆具有良好的固有安全性。