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原子核Gamow-Teller共振和β衰变寿命的超越平均场描述
牛一斐
当前状态:  doi: 10.11804/NuclPhysRev.37.2019CNPC57
摘要(0)
摘要:
原子核的β衰变是决定宇宙中从铁到铀重元素合成的关键核过程之一。原子核β衰变的主导核跃迁是Gamow-Teller(GT)跃迁,因此,研究原子核β衰变寿命的关键是准确描述原子核的GT跃迁。描述原子核GT跃迁和β衰变寿命最常用的理论模型之一为无规相位近似(RPA)模型。然而,由于该模型仅考虑了一粒子一空穴激发组态,因此无法给出GT共振宽度,并容易高估β衰变寿命。为了克服上述困难,基于Skyrme密度泛函,发展了包含粒子振动耦合效应的无规相位近似(RPA+PVC)模型。相比于RPA模型,该模型在组态空间进一步考虑了一粒子一空穴和声子的耦合组态,从而包含了超越平均场的多体关联效应。为了推广至开壳原子核的研究,进一步考虑了对关联效应,发展了包含准粒子振动耦合效应的准粒子无规相位近似(QRPA+QPVC)模型。基于上述模型,研究了幻数原子核和超流原子核的GT跃迁、β衰变和β+/电子俘获。研究发现,采用同一组Skyrme相互作用参数SkM*,上述模型能够重现实验测量的GT共振宽度和跃迁强度分布,部分解释实验观测的GT跃迁强度压低问题,并同时改进对β衰变寿命的描述。该文针对上述最新研究进展进行了综述,并对将来的发展方向给出展望。
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
当前状态:  doi: 10.11804/NuclPhysRev.37.2019CNPC34
摘要(354) HTML(6)
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
当前状态:  doi: 10.11804/NuclPhysRev.37.2019CNPC37
摘要(22) HTML(7)
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
当前状态:  doi: 10.11804/NuclPhysRev.37.2019CNPC07
摘要(23) HTML(4)
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
当前状态:  doi: 10.11804/NuclPhysRev.37.2019CNPC02
摘要(11) HTML(4)
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
当前状态:  doi: 10.11804/NuclPhysRev.37.2019CNPC68
摘要(24) HTML(14)
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
当前状态:  doi: 10.11804/NuclPhysRev.37.2019CNPC53
摘要(191) HTML(40)
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
当前状态:  doi: 10.11804/NuclPhysRev.37.2019CNPC65
摘要(17) HTML(7)
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 $\mu_{\rm{B}}$ which is $T_{\rm{pc}}\!=\!(156.5\pm1.5)$ MeV. At nonzero temperature the curvatures of the chiral crossover transition line are $\kappa^{\rm{B}}_2$=0.012(4) and $\kappa^{\rm{B}}_4$=0.000(4) for the 2nd and 4th order of $\mu_{\rm{B}}/T$. 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 $T_{\rm{c}}^0\!=\!132^{+3}_{-6}$ 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
当前状态:  doi: 10.11804/NuclPhysRev.37.2019CNPC26
摘要(29) HTML(14)
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
当前状态:  doi: 10.11804/NuclPhysRev.37.2019CNPC52
摘要(11) HTML(8)
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 $XYZ$ structures in the heavy quarkonium mass region being the outstanding examples. Hadronic resonances correspond to poles of the $S$-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 $XYZ$ physics, paying particular attention to the formalism that can be used to analyze the data for charged $Z_c$ structures in the $\psi\pi$ distributions of the reaction $e^+e^-\to \psi\pi^+\pi^-$.
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
当前状态:  doi: 10.11804/NuclPhysRev.37.2019CNPC09
摘要(133) HTML(51)
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($ 0 p_{3/2} $)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
当前状态:  doi: 10.11804/NuclPhysRev.37.2019CNPC41
摘要(74) HTML(33)
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
当前状态:  doi: 10.11804/NuclPhysRev.37.2019CNPC39
摘要(37) HTML(21)
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
当前状态:  doi: 10.11804/NuclPhysRev.37.2019CNPC44
摘要(26) HTML(16)
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
当前状态:  doi: 10.11804/NuclPhysRev.37.2019CNPC29
摘要(67) HTML(35)
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$10^{18}\sim 10^{20}$ G,流体涡旋可以达到$10^{22}$ 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$3\sigma$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
当前状态:  doi: 10.11804/NuclPhysRev.37.2019CNPC01
摘要(40) HTML(18)
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
当前状态:  doi: 10.11804/NuclPhysRev.37.2019CNPC19
摘要(146) HTML(21)
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
当前状态:  doi: 10.11804/NuclPhysRev.37.2019CNPC13
摘要(371) HTML(189) PDF (1092KB)(9)
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 $\sqrt{s_{\rm NN}}=200\;{\rm{GeV}}$ 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 $p^{}_{\rm T}$ spectra, $R_{\rm AA}$ and $v_2$ distributions of electrons from charm and from beauty decays ($R_{\rm AA}^{\rm c\rightarrow e}$ and $v_2^{\rm c\rightarrow e}$, $R_{\rm AA}^{\rm b\rightarrow e}$ and $v_2^{\rm b\rightarrow e}$) in minimum bias Au+Au collisions are presented, respectively. Less suppression of $R_{\rm AA}^{\rm b\rightarrow e}$ is observed compared with that of $R_{\rm AA}^{\rm c\rightarrow e}$ at moderate-to-high $p_{\rm T}$, and $v_2^{\rm b\rightarrow e}$ shows smaller than $v_2^{\rm c\rightarrow e}$ at low-to-moderate $p_{\rm T}$.
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
当前状态:  doi: 10.11804/NuclPhysRev.37.2019CNPC03
摘要(478) HTML(380) PDF (1060KB)(18)
摘要:
研究高灵敏度的新型康普顿望远镜对于中能区空间$\gamma $射线探测具有重要的科学意义。量能器作为康普顿望远镜的重要组成部分,应具有优异的能量分辨率和位置分辨率。为此,设计了一种基于硅光电倍增管(SiPM)双端读出的CsI(Tl)$\gamma $射线探测器作为康普顿望远镜量能器的基本探测单元。同时,对于使用不同包装材料(Teflon、Tyvek和ESR)和不同晶体尺寸(5 mm×5 mm×60 mm、5 mm×5 mm×80 mm和5 mm× 5 mm×100 mm)的探测器进行了研究测试。测试结果表明,这三种包装材料对能量分辨率的影响不明显,但对光衰减长度和位置分辨率有较大影响,且二者表现出明显的相关性,即光衰减长度越短,探测器的位置分辨率越好;对于使用不同晶体尺寸的三种探测器,其性能并没有表现出显著的差异。经综合考虑,选用ESR包装的5 mm×5 mm×80 mm的CsI(Tl)晶体探测器,可以满足新型康普顿望远镜对量能器的性能要求,其能量分辨率可达5.2%,位置分辨率约为5.2 mm。
显示方式:
2020-2 目录
2020, 37(2): 1-2.  
摘要(151) HTML(65) PDF (351KB)(10)
摘要:
核物理
弱束缚原子核引起的熔合反应机制研究
苏学斗, 张广鑫, 胡世鹏, 黄珍, 焦振威, 王明李, 张高龙, 张焕乔, 屈卫卫, 吴晓光, 陆景彬, 吕翌丰, 孙慧斌
2020, 37(2): 119-135.   doi: 10.11804/NuclPhysRev.37.2019060
摘要(369) HTML(56) PDF (5133KB)(56)
摘要:
弱束缚原子核引起的熔合反应机制研究是近几十年中实验核物理研究的重要课题之一。相比于放射性核束,加速器提供的稳定弱束缚原子核束流的强度要高几个数量级,利用稳定弱束缚原子核作为弹核进行反应机制的研究,可以在保证统计性和准确性的基础上,深入研究原子核的破裂、转移等反应道对熔合过程的耦合作用。已有很多实验数据表明,在库仑位垒附近,弱束缚原子核引发的熔合反应有很多有趣的现象,例如完全熔合截面的“垒下增强”和“垒上压低”。本文主要回顾近年来弱束缚原子核“垒上压低”的研究结果,并探讨造成“垒上压低”的可能原因。完全熔合截面“垒上压低”的主要原因是弱束缚原子核在进入熔合位垒之前发生破裂,从而降低了完全熔合反应道的入射通量。同时,实验研究表明完全熔合截面压低的程度可能与靶核质量数以及靶核结构相关。目前,在实验上对弱束缚原子核引起的熔合反应研究主要有3种测量方法,分别为$\gamma$射线测量方法、带电粒子测量方法以及带电粒子-$\gamma$射线符合测量的方法。其中,带电粒子-$\gamma$射线符合测量的方法在反应道鉴别方面具有明显的优势。本文对这3种测量方法进行了概要介绍,并就国内外对运用这3种方法开展的研究进行了介绍,包括本研究组在此方面的研究工作。此外,对弱束缚原子核引起的熔合反应近期在理论方面的研究工作也做了些介绍。
Probing High-density Symmetry Energy Using Heavy-ion Collisions at Intermediate Energies
Gaochan YONG, Yafei GUO
2020, 37(2): 136-150.   doi: 10.11804/NuclPhysRev.37.2019068
摘要(91) HTML(59) PDF (5698KB)(52)
摘要:
The nuclear symmetry energy, which describes the energy difference of per proton and neutron in nuclear matter, has been extensively studied within the last two decades. Around saturation density, both the value and the slope of the nuclear symmetry energy have been roughly constrained, its high-density behavior is now still in argument. Probing high-density symmetry energy at terrestrial laboratories is being carried out at facilities that offer radioactive beams worldwide. While relevant experiments are being conducted, we theoretically developed more advanced isospin-dependent transport model including new physics such as nucleon-nucleon short-range correlations and in-medium isospin-dependent baryon-baryon scattering cross section. New sensitive probes of the high-density symmetry energy are provided, such as squeezed-out neutron to proton ratio, photon and light cluster as well as the production of mesons with strangeness or hidden strangeness. The blind spots of probing the high-density symmetry energy by sensitive observable are demonstrated. Model dependences of frequently used sensitive probes of the symmetry energy have been studied thoroughly based on different transport models. A qualitative observable of neutron to proton ratio at high kinetic energy is proposed to probe the high-density symmetry energy qualitatively. The probed density regions of the symmetry energy by some observables are first studied and usually lower probed density regions comparing with maximum compression density are obtained. Nucleon-nucleon short-range correlations usually reduce values of sensitive observables of the symmetry energy. Probing the curvature of the symmetry energy by involving the slope information of the symmetry energy at saturation point in the transport model is proposed. Besides constraining the high-density symmetry energy by using heavy-ion collisions, a lot of neutron-star related observations from heaven may also be used to constrain the high-density symmetry energy.
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
2020, 37(2): 151-159.   doi: 10.11804/NuclPhysRev.37.2020005
摘要(754) HTML(49) PDF (3518KB)(39)
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。
Effect of Q-value on Multinucleon Transfer Reaction 136Xe+208Pb
Kai ZHAO, Zhengtong XIA, Jizheng DUAN
2020, 37(2): 160-165.   doi: 10.11804/NuclPhysRev.37.2020022
摘要(39) HTML(36) PDF (3277KB)(9)
摘要:
Multinucleon transfer reaction 136Xe+208Pb at $E_{\rm{c.m.}}$=617 MeV is simulated by improved quantum molecular dynamics (ImQMD) model with and without considering the effect of $Q$-value. The calculation results of ImQMD including the effect of $Q$-value (ImQMD+$Q$) generally better reproduce the experimental mass distribution and distribution of total kinetic energy lost (TKEL). $Q$-value effect is found to drive the transfer of less than ten nucleons and suppress more nucleons transfer. It also decreases the average lifetime of composite systems in the events at lower impact parameters. In the production of more neutron-rich isotopes with neutron number $N$=126, $Q$-value effect enhances the cross sections for these isotopes in the comparison between the results of ImQMD and ImQMD+$Q$.
Large Transverse Momentum Dilepton Production from the Photon-nucleon Collisions at RHIC and LHC
Yongping FU, Haitao YANG, Gongming YU
2020, 37(2): 166-171.   doi: 10.11804/NuclPhysRev.37.2020008
摘要(348) HTML(179) PDF (3118KB)(9)
摘要:
We study the large transverse momentum dilepton produced by the photon-nucleon interactions in the peripheral Au-Au collisions at RHIC and Pb-Pb collisions at LHC. We calculate the dilepton production yield by using the perturbative QCD factorization approach and the Weizsäcker-Williams approximation. The numerical results indicate that the photon-nucleon collision processes is negligible by comparing with the conventional large transverse momentum dilepton production at RHIC energies. However, in the large transverse momentum region, the photon-nucleon collision could be an important large transverse momentum dilepton source in the peripheral heavy ion collisions at LHC.
压缩算符在自由标量场理论中的推广
周遥, Jarah Evslin
2020, 37(2): 172-179.   doi: 10.11804/NuclPhysRev.37.2020007
摘要(67) HTML(35) PDF (2893KB)(11)
摘要:
引入了一种在量子场论中构造压缩算符的办法:考虑两个具有不同质量的同一标量场的自由哈密顿量,通过博戈留波夫变换,导出广义压缩算符,该算符把一个基态映射到另一个。该算符作用的有效性分别在量子场论的狄拉克表象和薛定谔泛函表象中得到了验证。我们相信,在任意实标量场理论中,只要存在两组以线性变换联系起来的生成湮灭算符,压缩算符就被类似的方法找到。
加速器
HIAF-BRing束团合并过程中的束流负载效应模拟
蔡付成, 杨建成, 夏佳文, 殷达钰, 刘杰, 申国栋, 王耿, 阮爽, 姚丽萍, 陈孝强
2020, 37(2): 180-185.   doi: 10.11804/NuclPhysRev.37.2019058
摘要(164) HTML(93) PDF (21416KB)(16)
摘要:
强流重离子加速器HIAF-BRing在加速完成后进行束团合并,为研究BRing中的束流负载效应对束团合并的影响,对238U35+束流进行了粒子跟踪模拟。模拟结果显示,在束团合并过程中,束流负载效应引起束团长度和束团中心位置的振荡,导致束流动量分散和束团长度的增长。束团合并过程中尾场电压以及不同束团间尾场的耦合导致的势阱畸变,是引起束团长度和束团中心振荡及束流发射度增长的原因。为了降低束流负载效应的影响,采用多谐波前馈系统进行补偿,达到了补偿束团合并过程中的束流负载效应的目的,从而确保了BRing中引出束流的品质,同时根据模拟结果确定了前馈系统需要覆盖的频率范围和需要补偿的最大尾场电压。
CSNS-II超导椭球腔失谐研究
李波, 刘华昌, 王云, 吴小磊, 瞿培华, 李阿红, 樊梦旭, 陈强
2020, 37(2): 186-190.   doi: 10.11804/NuclPhysRev.37.2020013
摘要(49) HTML(33) PDF (7063KB)(12)
摘要:
中国散裂中子源二期束流功率升级到500 kW,直线加速器H-的能量增益由现在的80 MeV提高到300 MeV以上,其中150 ~ 300 MeV能量段采用648 MHz βg=0.60的5-cell超导椭球腔结构。超导椭球腔具有加速梯度高、结构简单、后处理容易等优点,缺点是结构强度弱、易失谐。本文主要研究该椭球腔的失谐特性。利用COMSOL Multiphysics软件进行了计算分析,在两端固定边界条件下,裸腔的氦压敏感性系数KP=–45.705 Hz/mbar(1 mbar=100 Pa),洛伦兹力失谐因子KL=1.574 Hz/(MV/m)2。增加加强环并优化其位置来改善氦压敏感性系数和洛伦兹力失谐因子,通过计算分析最终确定选择双加强环方案来减小椭球腔的失谐。两个加强环位置分别取在75和120 mm的位置,腔体失谐的改善最大,KP=6 Hz/mbar,KL=0.43 Hz/(MV/m)2。为了更准确地计算椭球腔的氦压敏感性系数和洛伦兹力失谐因子,本文引入调谐刚度边界条件进行失谐分析,在椭球腔调谐器端设置30 kN/mm边界条件,另一端固定,计算得到氦压敏感性系数为4.8 Hz/mbar,洛伦兹力失谐因子1.99 Hz/(MV/m)2,满足工程要求。另外,用CST软件对椭球腔的动态洛伦兹力失谐进行了初步分析,用软件Workbench计算了椭球腔的振动本征频率,结果显示,振动本征频率离射频脉冲重复频率及环境振动频率较远,不易发生共振失谐。
核技术
LHAASO WCDA前端芯片批量测试系统的设计
王德娴, 赵雷, 龚震, 董若石, 曹喆, 刘树彬, 安琪
2020, 37(2): 191-198.   doi: 10.11804/NuclPhysRev.37.2020024
摘要(41) HTML(30) PDF (6216KB)(14)
摘要:
LHAASO(Large High Altitude Air Shower Observatory)WCDA(Water Cerenkov Detector Array)要求其读出电子学实现大动态范围下精确的时间和电荷测量,为此设计了一款前端读出芯片PASC(Pre-Amplifier and Shaping Circuit) ASIC(Application Specific Integrated Circuit),即将用于LHAASO WCDA第三水池的读出。为了满足对此芯片大批量测试需求,设计了此ASIC测试系统,实现了对芯片时间和电荷性能的自动化测试。在介绍此芯片基本工作原理的基础上,讨论了测试系统的设计方案和基本结构,包括硬件电路设计和自动化测试软件设计。该测试系统已应用于LHAASO工程项目的芯片筛选并且已完成了100片芯片的测试工作,能够通过中央控制软件,与多台仪器通讯,进行仪器控制,完成自动化测试和数据记录。这一自动化测试方法,更适用于大动态范围下、高精度读出芯片的性能测试和评估,大大简化测试流程,尤其能够大幅提升批量测试中大量重复性测试步骤的工作效率。文中展示了基于此测试系统已完成的100片芯片的测试结果,结果表明,芯片各项性能参数满足LHAASO第三水池工程应用需求。
CSNS靶站谱仪T0信号扇出设备研制
朱鹏, 李嘉杰, 张文翔, 张玉亮, 金大鹏, 雷革, 吴煊, 何泳成, 郭凤琴, 康明涛, 王林
2020, 37(2): 199-208.   doi: 10.11804/NuclPhysRev.37.2020020
摘要(37) HTML(21) PDF (3824KB)(5)
摘要:
中国散裂中子源(Chinese Spallation Neutron Source, CSNS)靶站谱仪T0信号的高准确性和高可靠性是CSNS高效运行的重要条件之一。基于CPLD(Complex Programmable Logic Device)和PMC(Peripheral Mezzanine Card)子母板组合,设计了满足分布式架构的T0信号扇出设备,自主研制了24 V电平触发的中子斩波器专用触发信号接收插件;在1.6 GeV质子束首次打靶前,对T0信号延迟及信号调理做了优化。T0信号扇出设备接口信号灵活多变,具有较强的可维护性和可扩展性,已投入使用近三年,系统稳定可靠,为今后二期谱仪更高需求的T0信号扇出设备的研发积累了宝贵的建设经验。
交叉学科
Study on the Effect of H on He Thermal Desorption Behavior in SIMP Steel
Peng JIN, Tielong SHEN, Jing LI, Yabin ZHU, Minghuan CUI, Lilong PANG, Kongfang WEI, Yanbin SHENG, Peng WANG, Tongmin ZHANG, Long KANG, Jun LI, Jinyu LI, Zhiguang WANG
2020, 37(2): 209-216.   doi: 10.11804/NuclPhysRev.37.2020015
摘要(52) HTML(38) PDF (10221KB)(8)
摘要:
In order to provide a basic understanding on the effect of H on He behaviors in the structural materials for the future nuclear systems, the effect of H on He thermal desorption and retention behaviors in SIMP steels was studied using thermal desorption spectroscopy(TDS), scanning electron microscope(SEM), and transmission electron microscopy(TEM) by comparing the results of the alone irradiation of 130 keV He+ and the sequential irradiation of 130 keV He+ and 160 keV H2+. The TDS results show that a major peak of He release occurred in the temperature of 1 198~1 222 K via the mechanism of bubble migration. The peak temperature of He release was lower and the release amount was larger under the sequential irradiation of He+ and H2+ than that under the He+-alone irradiation. This indicates that He desorption was enhanced by the additional H irradiation. In addition, the enhancement effect of H on He thermal desorption depends on the dose of H irradiation. When the peak concentration of H increased from 5% to 50% (atom fraction), this enhancement effect was weakened. Combined with TEM and SEM results, it was found that the presence of H promoted the surface blistering during TDS heating, thus accelerating the release of He by the mechanism of bubble migration.
碳离子在不同材料叶片的多叶光栅上产生的次级粒子研究
张小芳, 孟乾乾, 戴中颖, 陈卫强, 刘新国, 李强
2020, 37(2): 217-224.   doi: 10.11804/NuclPhysRev.37.2019050
摘要(336) HTML(203) PDF (3455KB)(21)
摘要:
在碳离子放射治疗中,碳离子束与治疗头设备和患者身体相互作用产生的次级粒子可以到达患者体内的许多区域,在产生的次级粒子中以中子和$\gamma $射线的产额为最大。在不影响束流配送功能的情况下,减少碳离子放疗中产生的次级中子和$\gamma $射线对于降低放疗后出现的正常组织并发症及二次肿瘤风险有着非常重要的意义。本文利用蒙特卡罗(Monte Carlo)方法模拟计算了被动式束流配送系统下,400 MeV/u碳离子束照射到由不同材料叶片构成的多叶光栅(MLC)形成典型的10 cm×10 cm方形射野时,在水模体中产生的次级中子和$\gamma $射线所沉积的剂量及空间分布等。模拟结果显示:碳离子束通过MLC形成射野后在水模体中产生的次级中子主要分布在水模体的入射端,次级$\gamma $射线较为均匀的分布在整个水模体内,且较多分布在具有展宽Bragg峰(SOBP)射野在水模体中贯穿时的坪区。对于MLC叶片材料的选择,则需根据实际情况对叶片厚度以及次级粒子当量剂量的要求来确定。本文通过模拟研究不同MLC叶片材料产生次级粒子的情况,为被动式束流配送系统中MLC叶片及其他元件的材料选择提供了科学依据。
基于XUV激光脉冲和反应显微成像技术的原子分子光物理实验平台
雷建廷, 海帮, 张敏, 董达谱, 赵冬梅, 胡碧涛, 马新文, 刘作业, 张少锋
2020, 37(2): 225-232.   doi: 10.11804/NuclPhysRev.37.2019065
摘要(89) HTML(42) PDF (6008KB)(26)
摘要:
基于高次谐波技术的超快激光系统可以通过控制脉冲时序实现对目标量子态的精准操控,反应显微成像谱仪实现了4π立体角内对量子少体碰撞过程的准确测量,两项先进系统的结合将极大拓展量子少体动力学研究的领域。目前,高次谐波的单频选择至关重要,同时反应显微成像谱仪的分辨率受真空度及冷靶分散度的影响较大。中国科学院近代物理研究所通过采用多级差分、钛真空靶室的设计,使得谱仪的真空度达到10–11 mbar量级,有效降低了本底噪声的影响;升级改造传统超音速冷靶系统的靶束产生装置,实现了靶厚度的自由调控,大大提高了探测器记录事件的准确性;本实验平台结合高次谐波产生多阶XUV脉冲单能化技术,实现了单能XUV超快激光系统和反应显微成像谱仪成功结合,该系统可以产生能量范围在20~100 eV之间的XUV脉冲,能够研究电离能或解离能在100 eV以下的原子分子动力学过程。
核能与核数据
50,52,53,54Cr光核反应数据评价
陶曦, 续瑞瑞, 田源, 王记民, 葛智刚, 孙小军, 李琳
2020, 37(2): 233-239.   doi: 10.11804/NuclPhysRev.37.2020003
摘要(170) HTML(107) PDF (3688KB)(27)
摘要:
通过分析光子诱发52,50Cr核反应的各类实验数据,澄清52Cr光子吸收截面评价数据与中子、质子出射截面测量值间的分歧,给出了52Cr中子出射截面实验数据的修正;选取EGLO模型光子强度函数,结合准氘模型,给出光子吸收截面。在此基础上,采用最新研制的光子与中重核反应计算程序MEND-G,通过优化理论模型参数,包括剩余核的能级密度和对能修正参数,给出光子能量在200 MeV范围内的n、p、${{\rm{\alpha }}}$等粒子出射核反应的截面,52,50Cr的计算结果在30 MeV以下能区很好地符合了现有实验数据,并按国际标准ENDF/B-6库格式给出了50,52,53,54Cr的全套数据文档,便于核工程用户使用。
Flowability of Inclined Dense Granular-flow Target
Mengke WANG, Guanghui YANG, Bin AO, Sheng ZHANG, Lei YANG
2020, 37(2): 240-248.   doi: 10.11804/NuclPhysRev.37.2020010
摘要(39) HTML(26) PDF (3422KB)(4)
摘要:
This paper presented a study of flowability of the inclined dense granular-flow target for a neutron irradiation facility, which is capable of providing high-energy neutrons suitable to advance fusion reactor material research. The results from simulations and theoretical analysis described the constancy and stability of the flow, which was rarely mentioned before. It was found that 25° was acceptable for a steady and stable accelerating flow and all the results supported the availability of this granular flow for a potential choice of the heat medium.
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