对超重原子核的理论研究

Since the theoretical prediction of the existence of superheavy island in 1960s, studying superheavy elements has been a hot topic in nuclear physics up to now. In this work, we will investigate the ground-state properties of superheavy nuclei with the relativistic mean field (RMF) model and the effective liquid drop model. The ground-state properties of some nuclei around “island of stability” will be systemically investigated with the deformed RMF theory. Form the calculated binding energies, the α-decay energies and half-lives for the superheavy nuclei can also be obtained. We will discuss the phenomenon of shape coexistence and the effect of deformation in enhancing the stability of superheavy nuclei in this region. For the nuclei (Z > 120, A > 300) on the top right corner of the Periodic Table, we will discuss the possibility of existence and some peculiar properties for these nuclei by the calculated binding energies, density distribution and separation energies. We will investigate the α-decay and cluster radioactivity for some superheavy nuclei by using the effective liquid drop description with the varying mass asymmetry shape and effective inertial coefficient. A new nuclear radius formula including the isospin-dependent term and the latest available experimental data are presented in the calculations, and we look forward to get better results. In addition，we will investigate the competition of α-decay and β-decay for superheavy nuclei with some effective formulae. The calculated results will be useful for the future experimental researches on superheavy nuclei.

超重核研究是核物理中一个长期的热门话题，在本工作中将用相对论平均场理论和有效液滴模型对超重核的基本性质做一些理论研究。用相对论平均场理论来研究超重元素岛附近的原子核的基态性质，得到其基态的一些物理量如结合能、形变等。提取出所需的数据如α衰变能进而得到衰变寿命。讨论该区域的形状共存现象以及形变在加强超重核稳定性中的作用。对核素表中右上角的一些未知区域的原子核（质子数Z > 120，质量数A > 300）的性质做一些理论探索，通过计算该区域的原子核的结合能、密度分布、单（双）质子（中子）分离能等，进而讨论存在的可能性以及可能存在的一些特殊的性质。利用有效液滴模型来研究超重核的α衰变和集团放射现象，通过引进最新的核数据以及更精确的核半径常数，期望得到更加精确的衰变半衰期。另外还将利用一些拟合公式研究超重核区的衰变竞争。计算结果可为实验提供一定的参考价值。

随着放射性核束装置的不断改进和提高，目前核物理的研究已经延伸到远离beta稳定线的区域了。研究超重核是核物理研究的一个热门课题。大部分超重核是不稳定的，要通过alphy和beta衰变达到稳定状态。在本项目中通过一个非常成功的核质量公式在Z >90的区域提出了一个beta稳定带。通过计算，在此区域内的稳定核和Moller等人计算的结果基本一致。并系统计算了在此beta稳定带附近超重核的alphy和beta衰变半衰期，通过比较两者的大小确定这些超重核的衰变类型及衰变半衰期，理论结果和可利用的实验数据很相符。.利用有效液滴模型计算了超铅区结团放射半衰期。在计算Gamow 势垒穿透因子时采用了碎块体积不守恒以及有效惯性系数因子, 并用有效的核半径常数公式代替原来的经验公式。理论计算得到的结团放射半衰期和实验值符合得很好, 其半衰期对数值的均方差只有0.895。理论计算得到的结团半衰期基本符合盖革-努塔尔定律。还用该模型研究了质子放射性，理论计算值和实验值也符合得很好。另外对整个核素表内可能发生质子放射性的核素进行了计算。.核电荷半径是描述原子核性质最基本的物理量之一。随着实验设备、实验技术和测量方法的改进与发展，越来越多的核电荷半径被精确地测量出来。结合原子核电荷半径实验数据, 对834个A ≥ 40的核电荷半径做了系统的研究。考虑到壳效应及奇偶摆动现象, 在原有的三参数公式基础上提出了加入 Casten 因子项和δ项的五参数核电荷半径新公式。利用该公式计算得到的核电荷半径理论值和实验值符合得非常好，均方根偏差仅为0.0223 fm, 此值比常用的三参数公式的结果下降了近50%。另外还研究了核电荷半径的Z1/3律和A1/3律的关系。对于单参数公式Z1/3律优于A1/3律，而对于两参数或三参数公式两者基本相当。计算的理论结果对未来的实验有很有用的参考价值。.最后，在本项目的部分支助下，我们作为主要参与者研究了8Li 和 8B的密度分布及在低能情况下的俘获反应。在本项目的支助下，共已经发表学术论文9篇，其中有7篇被SCI收录。