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近年来,随着粒子加速和射线探测技术的大力发展,核物理在超重核方面的研究取得了重大进展。超重核合成和及其结构性质的研究对检验和发展现有的理论模型具有重要的意义,而从理论上对超重核的合成机制和结构特征的系统研究大大推动了超重核实验研究的发展。本文主要内容共有两个部分:一、应用双核模型研究了超重核的合成,建议了最佳束流能和最佳弹靶组合,并对一些未知超重元素的产生截面进行了理论预测;二、基于TotalRouthianSurface(TRS)计算方法,对偶偶248-264No同位素的转动性质进行了系统分析。
超重核的生成截面:基于双核模型对超重核的形成机制做了系统研究,着重考察分析了复合核的熔合机制。在目前的模型中,认为弹靶的熔合通过核子转移完成,核子转移过程由主方程描述,同时考虑了全熔合与准裂变的竞争。当然,超重核的产生与俘获、熔合和蒸发三个反应阶段均密切相关,如库仑位垒、内部熔合位垒以及裂变与中子蒸发之间的竞争等对超重核的产生截面都有非常重要的影响。本工作分别基于以208pb和锕系元素为靶核的冷熔合和热熔合反应,计算了一些超重元素的合成截面,并分析了同位旋、内部熔合位垒、中子分离能和裂变位垒等对超重核生成截面的影响。对比发现,理论计算结果与实验数据相符较好。对目前实验上尚未合成的超重元素119-121合成截面的理论计算表明这些超重核的生成截面非常小,如利用58Fe+243Am反应合成121号同位素的最大蒸发剩余截面仅在fb量级。尽管计算还表明,以254Es为靶核反应系统生成超重核Z=119、121的截面相对较大,但聚集足够量的254Es作为靶核是比较困难的。
偶偶核248-264No的转动性质:通过总Routhian面计算方法研究了Z=102号元素实验上已合成的偶偶248-264No同位素的转动性质。本工作计算的基态形变β2,β4与前人的计算结果相符,并且252,254No两核基态带的转动惯量特征也能得到很好的再现。基于此,本工作系统分析讨论了偶偶248-264No同位素的形变、转动惯量、对隙、顺排角动量的ω依赖性。研究指出了转动惯量的上弯机制是一对核子的拆对顺排,并且质子与中子顺排有强烈竞争,在较轻的No同位素中中子拆对顺排较为优先,而在较重的No核中质子顺排更加优先。