本文的主要工作是基于核子核子相互作用以及大规模壳模型计算研究原子核的谱学和衰变性质。主要内容包括：一、在CD—Bonn势基础上构建壳模型有效哈密顿量；二、发展壳模型计算方法；三、psd和fp壳层原子核结构及衰变性质的壳模型计算；四、原子核的集团衰变微观机制以及系统学研究。　　 基于核子核子相互作用的壳模型大规模计算在本文中，我们从微观的核子核子相互作用出发构建壳模型有效哈密顿量并发展了适合大规模计算的并行壳模型程序。程序分为j—j，scheme与M—scheme两个版本，分别适用于不同计算。壳模型有效哈密顿量需要考虑核子核子相互作用的短程强关联以及核芯极化等。在本文中，我们基于常用的G矩阵方法处理核子势的短程关联并在微扰的folded—diagram方法基础上处理核芯极化的影响。基于以上方法以及高精度的现实CD—Bonn势，我们系统地计算了各个壳层的现实有效哈密顿量并与常用的唯象哈密顿量做了对比。在现实有效哈密顿量基础上我们也系统性地计算了fp壳层核的能谱和衰变性质。首先做为对有效哈密顿量的检验，我们计算了fp壳层N=Z奇奇核的低激发谱及其衰变性质并与实验做了对比。计算能够很好地符合实验。特别的，计算再现了46V和50Mn中T=0和1的转动带以及两个带之间的强M1跃迁。另外，我们也计算了这个区的TZ=1/2镜像核的性质并讨论了现实核子核子相互作用中的电荷对称性破缺效应对镜像核结构与衰变性质的影响。本文还探讨了14C的长beta衰变寿命问题。计算表明基于现实核子核子相互作用的壳模型不能重现14C的beta衰变寿命：计算给出的寿命要比实验值小很多。造成这一问题的原因有可能与现实有效哈密顿量所需的单极力修正有关。　　 原子核集团衰变研究这是我博士期间做的另外一个工作，在此简单介绍。一般认为，集团衰变的微观描述可以分为两步：一是核子在核内部的运动以及在原子核表面形成集团；二是集团在库仑位垒中的隧穿。集团在库仑位垒中的隧穿效应可以通过微观的耦合道方法来描述。基于log—derivative以及matrixalgebra方法，我们发展了能在坐标空间精确而且高效求解的新的耦合道算法。另外，在如上所述的两步机制基础上，我们提出了能统一描述原子核alpha以及重集团衰变的普适衰变规律。