缺中子U、Pa同位素八极形变性质实验研究

It has been recognized for some time that in certain regions of the nuclear chart nuclei are subject to octupole deformations which do not conserve the intrinsic parity. These octuople-deformed nuclei are of great interest in nuclear structure studies and are of importance in search for new physics beyond the Standard Model as well. Actinides nuclei with N~134 form the first and best explored region of pear shape nuclei. Theoretically the candidates for octupole deformation are in an area delimited by proton numbers Z=86-98 and neutron numbers N=130-140 and the strongest octupole collectivity and deepest octupole potential energy minima are predicted in U isotopes with N around 132. Experimentally, the onset of stable octupole correlation effects has been the subject of a large amount of work devoted to the Rn, Ra, Ac, Th nuclei, signatures of reflection-asymmetric shapes were observed, whereas very little spectroscopic investigation has been made so far for Z>90 nuclei. In this project we will develop recoil-decay-tagging (RDT) technique at HIRFL to establish the high-spin level schemes in Pa and U isotopes with N~134 and study their octupole properties. The RDT technique is promising in expanding significantly the scope of nuclei accessible to gamma spectroscopy and bringing new research opportunities in China.

原子核中八极相互作用会破坏宇称守恒,一般非常小,但在核素图上某些区域比较强，会引起八极形变。八极形变核不再有内禀反射对称性(intrinsic reflection asymmetry)，在核结构和寻找标准模型以外新物理方面具有重要意义。Z=86-98，N=130-140区域是研究八极关联最理想核区，理论预言最强最稳定八极形变发生在N 为132左右 的 U同位素中。实验上已对Z=86-90、N~134 核进行了大量研究，观测到了八极关联或八极形变证据，表明从Z=86到90八极集体性随Z在增强。但Z>90核的谱学信息非常有限，本项目将在兰州重离子研究装置上建立反冲核衰变标记的伽马谱学实验方法，并用以研究N为134左右的 Pa,U同位素的激发态和八极形变性质，拓展八极关联系统性研究，寻找八极形变最大的核。RDT技术将大大拓展在我国进行伽马谱学研究的核区，带来新研究机遇。

原子核中八极相互作用会破坏宇称守恒,一般非常小,但在核素图上某些区域比较强，会引起八极形变。八极形变核不再有内禀反射对称性(intrinsic reflection asymmetry)，在核结构和寻找标准模型以外新物理方面具有重要意义。Z=86-98，N=130-140区域是研究八极关联最理想核区，理论预言最强最稳定八极形变发生在N 为132左右 的 U同位素中。实验上已对Z=86-90、N~134 核进行了大量研究，观测到了八极关联或八极形变证据，表明从Z=86到90八极集体性随Z在增强，但Z>90核的谱学信息非常有限。.本项目基于近物所充气谱仪，在国内开创性利用数字波形数据获取合成了223,224Np等短寿命(微秒量级)新核素，首次观测到223U 衰变精细结构，首次建立了219,220Pa 衰变链，确定了该核区从球形向形变（四极+八极）形状相变发生的边界（N~130），并揭示了N=129同中子素中的形状共存。衰变数据表明Z=92亚满壳是不存在的，澄清了理论上关于该亚满壳存在与否的争论，为理论预言Z > 82的下一个幻数具有重要参考意义。在初步波形分析算法的基础上，为了提高短寿命事件叠加信号的能量分辨，与北大合作研发了基于Super-pulse波形、基线修正、平台区拟合的波形分析算法，能量分辨显著改进，如对半衰期小于1 ms的短寿命a衰变能量分辨从第一代算法的50-70 keV 提高到~30 keV。该方法可处理时间间隔最短至80 ns、幅度低至70 keV的叠加信号，这是目前世界范围内已发表的最佳性能指标。.在美国阿贡实验室和芬兰Jyvaskyla大学加速器实验室开展了224U,117Ba,151Lu等核的RDT在束伽玛谱学实验，利用反冲核b缓发质子做标记（recoil-bp-tagging），首次识别并建立了117Ba高自旋纲图。表明 recoil-bp-tagging是一种有效的、具有普适性的研究极缺中子核高自旋激发态方法，可推广到核素图大片核区。重新测量了 151Lu d3/2同核异能态的质子放射性的质子能量和半衰期，提取的WKB谱学因子为~1，解决了长期困扰质子放射性领域的谱学因子quenching之谜。.参加了日本RIKEN RIBF次级束装置上开展的奇异核在束谱学，研究远离稳定线处壳演化，负责Mn同位素数据处理，在N=28-42的Mn同位素链