原子核基态系统性和低激发态结构

The study of the ground state and the low-lying states of nuclei is one of the important and fundamental problems of nuclear structure. This proposal is consisted of two parts. The first is on the structure of nuclear low-lying states. Recently, many isomers of nuclei with odd mass number A in the region of A~130 have been observed experimentally. We shall study the low-lying states of nuclei with neutron number equals 79 in this region, by using the nucleon-pair approximation. We shall study energy levels, dominant configurations and their evolution, as well as electromagnetic properties of these low-lying states. In this part, we shall also study the shape phase transition of collective motion of low-lying states in realistic nuclei with A~150, based on the nucleon-pair approximation. The second part of this proposal is on physical quantities of ground state. Nuclear masses, charge radii and alpha decays are fundamental quantities of nuclei, and play important roles in both nuclear physics and nuclear astrophysics. Up to now, most nuclei with experimental data of masses are close to the stability line, while more nuclei without experimental measurements of masses are far away from the stability line, and these masses need to be predicted theoretically. By studying systematics of these physical quantities, we shall develop new local relations, improve the accuracy of predictions, and based on these results, we shall predict some physical quantities which are not experimentally accessible.

关于原子核基态和低激发态性质方面的研究是原子核结构领域的基本问题之一，具有重要意义。本项目包括两个方面。第一方面是研究原子核的低激发态结构。近年来实验上观测到质量数A在130区域的奇A核有很多同质异能态，我们拟利用壳模型配对近似理论研究该区域中子数为79的奇A核低激发态，重点研究它们的能级、主导组态构成及演化规律、电磁性质等；在这方面我们还将基于配对理论研究A在150区域的真实原子核中低激发态的集体运动相变现象。本项目第二方面是关于原子核基态物理量。原子核基态质量、电荷半径和α衰变能等是原子核的基本物理量，对核物理以及核天体物理都具有重要意义。目前已经进行质量测量的原子核主要集中在稳定线附近，而很多远离稳定线的原子核的基态物理量需要理论预言。本项目将通过研究这些物理量的系统规律，发展新的局域关系，提高理论预言的精度，并在此基础上得到相关物理量的预言结果。

原子核结构是原子核物理的重要领域之一，主要研究原子核基态和低激发态的能谱、衰变和电磁跃迁等性质。本项目是对原子核基态物理量和低激发态性质的研究，分为两个部分。第一部分是对原子核壳模型的理论研究。原子核壳模型配对近似（NPA）是对壳模型组态空间截断的一种自然而高效的方法，并且已被证明对核素图上一些质量区域的原子核的低激发态的研究是可靠的。本项目在NPA的理论框架下计算了A~130区域中子数N=79、80原子核和N=82壳层附近Te同位素链的低激发态，以及部分低激发态之间的B(E2)电磁跃迁、部分低激发态的g因子和波函数，计算结果基本与实验值吻合。研究结果表明，这些原子核的很多低激发态波函数中都有较纯的质子激发或中子激发组态。此外，本研究还讨论了Te同位素链关于N=82的对称性。第二部分是对原子核基态物理量的系统性研究。原子核质量（或结合能）和电荷半径是原子核的基本物理量，在原子核物理和核天体物理等领域具有重要意义。由于实验条件的限制，很多核素在可以预见的未来还不能全部被合成，相关结构性质方面的数据只能依赖理论模型的预言。本项目通过对局域型和区域型关系的研究，提高了这些理论模型的精度，讨论了这些关系中反映出的原子核结构演化，并基于最新的实验数据表给出了部分未知原子核质量、alpha衰变能和电荷半径等物理量的预言结果。