HIRFL上物理目标相关的若干重要形变核的结构研究

HIRFL is the largest scale heavy-ion accelerator facility with the most ion species and the highest ion energy in China at present. Among the research areas of HIRFL, the study on the radioactive nuclear beam physics, especially on the synthesis and decay properties of the nuclei far from the β stability line, has been one of its most important physical goals. Many new nuclides have been synthesized on HIRFL and many new physical phenomena, such as the halo structure with two-proton, nuclear cluster states, magic number disappearance, and exotic decay modes, have been discovered. In order to describe these physical phenomena, it is necessary to improve and extend the extant models by taking into account new physical factors. Among them, the tensor force is an important one. Therefore, the present project will carry out the study on some key nuclei of the new nuclides which have been synthesized and will be produced on HIRFL, and then develop the Skyrme energy density functional theory with the tensor force in order to study the important properties of these nuclides, such as the shell structures, the deformed properties, and the neutron-rich nuclear structures in the r process of nucleosynthesis. These studies are interesting, which will not only deepen our understanding of the tensor force and exotic nuclear structure but also provide some important theoretical nuclear data for the new experiments on HIRFL and the r process.

HIRFL是我国目前规模最大、加速离子种类最多、能量最高的重离子研究装置。在HIRFL上开展的研究领域中，放射性束物理研究，特别是远离β稳定线新核素的合成与结构性质的研究是其最重要的物理目标之一。人们在HIRFL上已合成了多种新核素，并观察到了很多新的物理现象，如双质子晕、核结团态、幻数的消失、奇异衰变等。为了描述这些现象，必须考虑新的物理因素对现有的核模型进行发展和改进。其中，张量力就是重要的物理因素之一。因此，本项目针对HIRFL上已合成和将要合成的新核素开展研究工作，发展包含张量力且适用于形变核结构研究的Skyrme能量密度泛函理论，研究一些重要新核素的壳结构、形变特性以及天体核合成r过程路径上关键丰中子核的性质等问题。本项研究不仅有利于加深人们对张量力及奇特核结构的理解和认识，还可以为将来在HIRFL上开展新实验及r过程的研究提供重要的理论核数据，具有重要的科学意义。

在HIRFL装置上开展的研究领域中，远离β稳定线原子核的合成与衰变性质的研究是其最重要的物理目标之一。近些年来，人们已在HIRFL上合成了几十种新核素，并发现了很多新的物理现象。要想深入理解这些新的物理现象和指导HIRFL上的实验，就必须发展新的核理论模型。众所周知，核子—核子相互作用(核力)是核物理学中最基本的科学问题。在核力中，张量力是它的一种重要的成分。相关研究表明，张量力对远离β稳定线原子核的结构有着重要影响。另外，人们还发现，大部分原子核都具有不同程度的形变，导致核结构变得更加复杂。本项目抓住了张量力和形变这两个重要的物理因素，发展了包含张量力且变形核结构研究的Skyrme能量密度泛函理论，首先研究了张量力对滴线附近原子核如O，Ne，Mg，Si，S，Ar和Ca的结构和衰变性质的影响。接着，研究了缺中子Hg原子核形变性质。最后，还研究了张量力和三轴形变对一些重要超重核结构的影响。通过对上述问题的研究，得到了如下结论：(1)对于极端丰中子Ca核，在滴线内巨晕结构不存在，而且张量力对巨晕的形成有一定的“抑制”作用；(2)张量力和对力对丰质子晕核有着一定程度的影响，进而会影响双质子发射的性质；(3)张量力和对力对Hg核和超重核的形状共存和超形变有着一定的影响；(4)288114原子核不仅具有明显四极形变，还具有一定程度的三轴形变，形变使得Z=114壳效应弱化。这些研究成果不仅有利于加深人们对核力以及奇特核结构的理解和认识，还可以为HIRFL上新核素的合成以及核天体物理研究重要的理论核数据，有着重要的科学意义。