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不同理论模型预言合成超重核Z=119~122研究进展

杨秀秀 张根 李静静 李冰 张欣蕊 A. T.Sokhna Cheikh 程诗慧 张钰海 王晨 张丰收

杨秀秀, 张根, 李静静, 李冰, 张欣蕊, A. T.Sokhna Cheikh, 程诗慧, 张钰海, 王晨, 张丰收. 不同理论模型预言合成超重核Z=119~122研究进展[J]. 原子核物理评论, 2020, 37(2): 151-159. doi: 10.11804/NuclPhysRev.37.2020005
引用本文: 杨秀秀, 张根, 李静静, 李冰, 张欣蕊, A. T.Sokhna Cheikh, 程诗慧, 张钰海, 王晨, 张丰收. 不同理论模型预言合成超重核Z=119~122研究进展[J]. 原子核物理评论, 2020, 37(2): 151-159. doi: 10.11804/NuclPhysRev.37.2020005
Xiuxiu YANG, Gen ZHANG, Jingjing LI, Bing LI, Xinrui ZHANG, Sokhna Cheikh A. T., Shihui CHENG, Yuhai ZHANG, Chen WANG, Fengshou ZHANG. Progess on Synthesis of Superheavy Nuclei Z=119~122 with Predictions from Different Theoretical Models[J]. Nuclear Physics Review, 2020, 37(2): 151-159. doi: 10.11804/NuclPhysRev.37.2020005
Citation: Xiuxiu YANG, Gen ZHANG, Jingjing LI, Bing LI, Xinrui ZHANG, Sokhna Cheikh A. T., Shihui CHENG, Yuhai ZHANG, Chen WANG, Fengshou ZHANG. Progess on Synthesis of Superheavy Nuclei Z=119~122 with Predictions from Different Theoretical Models[J]. Nuclear Physics Review, 2020, 37(2): 151-159. doi: 10.11804/NuclPhysRev.37.2020005

不同理论模型预言合成超重核Z=119~122研究进展

doi: 10.11804/NuclPhysRev.37.2020005
基金项目: 国家自然科学基金资助项目(11635003, 11025524, 11161130520);国家重点基础研究发展计划(973)项目(2010CB832903);欧盟第七框架计划(269131)
详细信息

Progess on Synthesis of Superheavy Nuclei Z=119~122 with Predictions from Different Theoretical Models

Funds: National Natural Science Foundation of China(11635003,11025524,11161130520); National Basic Research Program of China(2010CB832903); European Commissions 7th Framework Programme(269131)
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  • 摘要: 通过双核系统模型与其他模型对$Z\leqslant$118元素的计算结果与实验数据的比较,证明了不同模型预测超重核的产生截面是可靠的。对比分析了不同模型对Z=119和Z=120超重核的预言结果,我们认为合成超重核Z=119和Z=120的最佳弹靶组合分别为反应$^{48}{\rm{Ca}} + ^{{\rm{252}}}{\rm{Es}}$$^{40}{\rm{Ca}} + ^{{\rm{257}}}{\rm{Fm}}$,并且Z=119新核素很有可能会先于Z=120新核素在实验上被合成。由于实验上Z>100锕系靶的限制,人们正尝试寻找比48Ca更重的弹核来合成超重核Z=121和Z=122,超重核Z=121可以通过反应V+Cf来合成,而超重核Z=122的产生截面已经非常小,要求将来在实验上提高探测及鉴别技术。希望本文的讨论可以在将来为实验及理论核物理工作者们提供一些参考。
  • 图  1  (在线彩图)合成112号元素Cn (a)、116号元素Lv (b)、117号元素Ts (c)和118元素Og(d)各模型计算的产生截面与实验数据的对比,双核系统模型(本工作)、核子集体化模型[22]和核扩散模型[25]的计算值分别用实线、点划线和虚线来表示,2n、3n和4n反应道分别用黑、红和蓝三种颜色表示,带有误差棒的红色实心方块和蓝色实心圆圈分别表示3n和4n道的实验数据[47-49]

    图  2  (在线彩图)各模型预测的各核素最大截面值与Z=119, 120超重核质量数的关系图

    图  3  (在线彩图)$^{40}{\rm{Ca}}+^{{\rm{257}}}{\rm{Fm}}$$^{46}{\rm{Ti}}+^{{\rm{251}}}{\rm{Cf}}$计算的俘获截面$\sigma_{\rm cap}$(a)、熔合几率$P_{\rm cn}$(b) 和蒸发剩余截面$\sigma_{\rm{ER}}$(2n、3n、4n反应道)(c)

    图  4  (在线彩图)反应$^{50}{\rm{V}}+^{{\rm{248}}}{\rm{Cf}}$ (a)和$^{50}{\rm{V}}+ ^{{\rm{251}}}{\rm{Cf}}$ (b)合成超重核Z=121的蒸发剩余激发函数,箭头指示了截面值大于30 fb的各出射道最大蒸发剩余截面值

    图  5  (在线彩图)反应$^{54}{\rm{Cr}}+^{{\rm{249}}}{\rm{Cf}}$ (a)和$^{58}{\rm{Fe}}+ ^{{\rm{248}}}{\rm{Cm}}$ (b)合成超重核Z=122的蒸发剩余激发函数,箭头指示了各反应的最大蒸发剩余截面值

    表  1  不同模型对合成Z=119和Z=120超重核的最佳反应体系(最大截面/fb)预测的比较

    核素双核系统模型[50]核子集体化模型[21, 51]核扩散模型[25]两步模型[52]唯象经验方法[53-54]
    $^{289}119$$^{40}{\rm{Ca}} + ^{{\rm{252}}}{\rm{Es}}$(1270)$-$$-$$-$$-$
    $^{291}119$$^{42}{\rm{Ca}} + ^{{\rm{252}}}{\rm{Es}}$(1710)$-$$-$$-$$-$
    $^{293}119$$^{44}{\rm{Ca}} + ^{{\rm{252}}}{\rm{Es}}$(4320)$-$$-$$-$$-$
    $^{294}119$$-$$-$$-$$^{50}{\rm{Ti}} + ^{{\rm{247}}}{\rm{Bk}}$(43)$-$
    $^{295}119$$^{44}{\rm{Ca}} + ^{{\rm{254}}}{\rm{Es}}$(2130)$^{50}{\rm{Ti}} + ^{{\rm{249}}}{\rm{Bk}}$(57)$^{48}{\rm{Ca}} + ^{{\rm{252}}}{\rm{Es}}$(44)$^{50}{\rm{Ti}} + ^{{\rm{249}}}{\rm{Bk}}$(14)$^{50}{\rm{Ti}} + ^{{\rm{249}}}{\rm{Bk}}$(41)
    $^{296}119$$-$$^{50}{\rm{Ti}} + ^{{\rm{249}}}{\rm{Bk}}$(39)$^{48}{\rm{Ca}} + ^{{\rm{252}}}{\rm{Es}}$(200)$^{50}{\rm{Ti}} + ^{{\rm{249}}}{\rm{Bk}}$(29)$^{50}{\rm{Ti}} + ^{{\rm{249}}}{\rm{Bk}}$(105)
    $^{297}119$$^{46}{\rm{Ca}} + ^{{\rm{254}}}{\rm{Es}}$(3600)$-$$^{48}{\rm{Ca}} + ^{{\rm{252}}}{\rm{Es}}$(79)$^{50}{\rm{Ti}} + ^{{\rm{249}}}{\rm{Bk}}$(19)$^{48}{\rm{Ca}} + ^{{\rm{252}}}{\rm{Es}}$(952)
    $^{298}119$$^{46}{\rm{Ca}} + ^{{\rm{255}}}{\rm{Es}}$(610)$^{48}{\rm{Ca}} + ^{{\rm{254}}}{\rm{Es}}$(234)$^{48}{\rm{Ca}} + ^{{\rm{254}}}{\rm{Es}}$(16)$-$$^{48}{\rm{Ca}} + ^{{\rm{254}}}{\rm{Es}}$(155)
    $^{299}119$$^{48}{\rm{Ca}} + ^{{\rm{254}}}{\rm{Es}}$(1670))$^{48}{\rm{Ca}} + ^{{\rm{254}}}{\rm{Es}}$(300)$-$$-$