CAS OpenIR  > 中科院上海应用物理研究所2011-2020年
丰质子核~(22)Al,~(21)Mg的β缓发(双)质子衰变实验研究
王玉廷
Subtype博士
Thesis Advisor方德清
2018-12-01
Degree Grantor中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)
Place of Conferral中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)
Keyword放射性核束 丰质子核~(22)Al和~(21)Mg β缓发(双)质子衰变 衰变机制 ~2He集团发射
Abstract自二十世纪三十年代早期粒子加速器产生以来,随着加速器技术及相关科技的迅猛发展,核物理科学家们在实验室加速器中至今已产生并发现了 2700多种放射性核素。对于这些放射性核素的研究极大地加深了我们对原子核的认识。在对那些极其丰中子(质子)的原子核的研究中,科学家们发现了一些与传统核物理认知不同的新的物理现象,比如晕结构或皮结构,新的衰变模式或新幻数的出现等,研究这些新的物理现象可以检验及完善核结构及核力的理论模型,对我们认识宇宙与物质及物质之间的相互作用力有着重要的意义。β缓发的单质子衰变模式在二十世纪60年代首次在丰质子核25Si的衰变中被发现,至今为止,核物理学家们在丰质子核素区域已发现了 160多种β缓发的质子衰变的核,β缓发质子衰变模式的实验数据蕴含了丰富的谱学信息,能够帮助我们确定能级位置,自旋,宇称,能级宽度及能级密度等原子核结构信息。双质子衰变(直接或β缓发的)也是一些丰质子核的稀有衰变模式之一。通常理论认为,丰质子核的双质子衰变有三种可能的衰变机制:(A),sequential emission,两个质子相继先后从衰变母核发射出来,两个质子之间没有任何关联性,其角分布是相互独立且各向同性的;(B),three-body simultaneous uncorrelated emission,三体同时发射,两个质子之间没有任何关联性,其角分布及动量分布也是相互独立且各向同性的;(C),2He cluster emission,2He集团发射,两个质子形成2He集团同时发射出来,然后再分离,两个质子之间有很强的角度关联及动量关联。实验上限于统计量的不足,对于丰质子核双质子衰变发射出来的两个质子的关联测量数据仍然十分的欠缺,对于其衰变机制的认识还有待加深。22A1(Z=13,N=9)是位于质子滴线附近的丰质子核素。1982年,M.D.Cable等人最早在美国的洛伦兹伯克利实验室对其β缓发的单质子衰变进行了研究,他们利用核反应24Mg(3He,p4n)产生要研究的目标核22A1,22A1核β缓发发射出的质子由硅望远镜探测器探测。在此之后B.Blank等人和N.L.Achouri等人分别于1997年和2006年在法国重离子国家实验室GANIL的LISE3谱仪上对22A1核做了进一步的实验研究,他们将含22A1核的次级束提纯注入到硅探测器或其他探测器中探测得到22A1的β缓发的质子能谱,其中N.L.Achouri等人在2006年的实验中首次利用高纯锗探测器测量了 22A1核衰变期间发射的γ能谱及γ质子符合谱,这使得我们对22A1核的β缓发单质子衰变认识得更加清晰,但对于22A1核β缓发的双质子衰变的研究仍然缺乏充足的实验数据,我们对22A1核β缓发的双质子衰变机制并没有足够清晰的认识。21Mg(Z=12,N=9)也是一个位于质子滴线处的丰质子核素,1973年,R.G.Sextro等人在美国的洛伦兹伯克利实验室第一次在实验上系统地对其β缓发的单质子衰变进行研究。他们利用核反应20Ne(3He,p2n)产生目标核21Mg,然后将产生的21Mg核输运到装有硅望远镜的探测器室进行探测。他们得到了 21Mg核的半衰期及其β缓发的单质子能谱等衰变信息。2015年,M.V.Lund等人将放射性核束21Mg注入到由硅探测器和气体探测器所组成的探测器室中进行衰变探测,该实验中得到了 21Mg核β缓发的单质子能谱,并且首次测得了 21Mg核的βα衰变和βpα衰变。但是前面的两个探测21Mg核衰变的实验都没有对衰变过程中所发射的γ射线进行测量,也没有质子-γ符合测量的数据,这使得我们对21Mg核的衰变信息认识仍然不够清晰全面。本论文将介绍我们在兰州重离子加速器国家实验室(HIRFL)放射性束流线(RIBLL1)上进行的对22A1和21Mg核β缓发的(双)质子衰变的实验研究。放射性束流22A1和21Mg由炮弹碎裂方法(PF)产生,初级束为76 MeV/A的28Si,靶为铍靶。我们设计了一款高探测效率的硅盒子探测器阵列探测实验中的放射性束流中的重离子以及放射性核素衰变所发射出来的轻带电粒子,同时我们利用五个高纯锗Clover探测器探测实验中发射的γ射线。实验中我们测得了 22A1和21Mg的β缓发的单质子能谱,测得了 22A1和21Mg的半衰期分别为90.8±1.3 ms和121.9±0.6 ms。我们还给出了 22A1和21Mg核质子-γ的符合能谱,另外对于22A1核β缓发双质子衰变,通过测量该核β缓发的两个质子的相对角度分布及相对动量分布以及通过蒙特卡洛模拟结果拟合实验数据,得到在22A1核β缓发的双质子衰变中有29(13)%的2He集团发射机制的存在。
Pages117
Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.sinap.ac.cn/handle/331007/31259
Collection中科院上海应用物理研究所2011-2020年
Recommended Citation
GB/T 7714
王玉廷. 丰质子核~(22)Al,~(21)Mg的β缓发(双)质子衰变实验研究[D]. 中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所). 中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所),2018.
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