壳修正对阿尔法衰变的系统影响

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α衰变是决定许多重核与超重核寿命的关键衰变模式,更是获取核结构信息、检验原子核理论与模型的重要手段。众所周知,在中子闭壳N=126处,α衰变半衰期会发生突变,同时许多α衰变模型所给的理论半衰期与实验值差异较大。为尝试消除此偏差、提升α衰变半衰期的预言精度,本工作在推广液滴模型(GLDM)中引入了壳修正。首先,本工作先在传统GLDM的基础上,使用Myers经验公式,讨论了形变依赖的壳修正能的影响。随后,对GLDM做了修改,并尝试通过Strutinsky方法引入壳修正。本工作着重分析了壳修正能及其演化对α衰变性质的系统影响。在计算α衰变势垒时,壳修正能使势垒的厚度发生明显变化,从而影响穿透几率。同时,由于壳修正能的值依赖于核子数,不同核素半衰期受到的影响也有所不同。此外,本工作还比较了预形成因子的实验值,和使用Strutinsky壳修正时的理论值,讨论了它们的符合情况。最终,系统计算结果表明,壳修正能使GLDM更加准确地再现中子数N=126及其附近核素的半衰期;若使用Strutinsky壳修正方法,还能整体改善质子数Z=52~118、发生容许α衰变的核素的半衰期计算结果。下面是一些重要的细节和具体的结论。一方面,本文讨论了 Myers公式所包含的壳演化信息及其影响。在GLDM的框架下,调节碰撞频率等参数,可以得到量级合理的α衰变半衰期,但在N=126附近会与实验值偏差明显。为此,使用Myers公式对模型进行了修正。通过位垒的变化可知,Myers公式反映了球形母核壳修正随形变逐渐减弱的趋势,同时还描述了壳修正符号反转的过程;总体来看,母核壳修正小于零,意味着势垒穿透几率将减小,而大于零则略微增大。为了衡量α衰变半衰期的变化情况,系统计算了N=126附近157个容许α衰变过程的理论半衰期,还计算其相对于实验半衰期的统计偏差。在引入Myers壳修正能后,理论与实验半衰期的对数的均方根偏差最小为0.408,相较于无壳修正时减小约0.1,相对改善近20%。这说明壳修正对α衰变也是有效的:壳修正有效地弥补了模型忽略N=126附近壳效应的不足,改善了α衰变半衰期的预言精度。另一方面,本文结合了 GLDM与Strutinsky方法,并做了相应修改,进一步改善了半衰期的计算结果。为了得到形状依赖的壳修正能,首先解析地将准分子形状转换为β参数化,随后求解了相应形变Woods-Saxon势场下的单粒子能级,并最终由Strutinsky方法求得形变壳修正能。在计算穿透几率时,通过使用形变参量替代质心距,可以使一体势垒对α衰变半衰期的贡献更合理。在液滴图像下,理论上可以得到一体势垒隧穿几率相关的预形成因子。比较半经验方法提取的预形成因子实验值和使用壳修正时的理论值,可以发现两者具有明显的相似性。相应地,壳修正能使α衰变理论半衰期变得更加准确,尤其是在N=126附近。若核素不同,壳修正对半衰期的影响也可能完全不同,如N=126附近半衰期理论值会明显增大,而在远离中子幻数的区域(如130
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