超重核结构和性质的理论研究

Superheavy elements is one of the frontiers of nuclear physics research. The study on the structure and properties of superheavy nuclei have just begun, especially experimental study on nulcear spectrum is also limited to transfermium nuclei, but the study on experimental spectrum of very heavy nuclei basically is a blank. The study on the structure of superheavy nuclei enable us to explore the basic problem of the single particle motion and the collective motion of the nucleus under the extreme condition of the mass limits and the high-speed rotation. At the same time, due to superheavy nuclear spectroscopy experiments especially difficult, theoretical studies of superheavy nuclear structure has a very important significance for experiment. In the present project, we plan to use the reflection asymmetric shell model, starting from the study on the ground state, low excited state of transfermium nuclei, then to study the structure and properties of superheavy nuclei. We will systematically investigate the single particle structure and rotational properties of transfermium nuclei on the ground state and low excited state, including spin, parity, intrinsic configuration, high-j intruder orbit, signature splitting, moment of inertia, alignment, crossing properties etc.. Based on the effective description for the transfermium nuclei, we will do theoretical prediction for nuclear structure and properties of superheavy nuclei. Using reflection asymmetric shell model, we can study the nuclear structure with rich deformation of superheavy nuclei region, including the quadrupole deformation, the reflection asymmetric deformation, axisymmetric and non-axisymmetric deformation etc..

超重元素是当前原子核物理研究的前沿领域之一。 超重核的结构和性质的研究才刚刚开始，特别是核谱学的实验研究还只限于超镄区原子核，而更重超重核的实验谱学研究基本上是空白。 超重核结构研究，使我们可以探索在质量极限和高速旋转的极端条件下原子核的集体运动和单粒子运动的基本问题。 同时，由于超重核谱学实验特别困难，超重核结构的理论研究对实验具有特别重要的指导意义。本项目拟在壳模型框架下，采用反射不对称壳模型，从研究超镄核的基态、低激发态入手，研究超重核的结构和性质。系统地研究超镄核的集体转动和单粒子能级结构，包括基态和低激发态的自旋、宇称、内禀组态、高-j闯入轨道、旋称劈裂、转动惯量、角动量顺排、带交叉性质等。在有效地描述超镄核的基础上，对超重核区的核结构和性质进行理论预言。 基于反射不对称壳模型，使我们可以研究超重核区的丰富形变核结构，包括四极形变、反射不对称形变、轴对称和非轴对称形变等。

超重元素是当前原子核物理研究的前沿领域之一。 超重核的结构和性质的研究才刚刚开始，特别是核谱学的实验研究还只限于超镄区原子核，而更重超重核的实验谱学.研究基本上是空白。 超重核结构研究，使我们可以探索在质量极限和高速旋转的极端条件下原子核的集体运动和单粒子运动的基本问题。 同时，由于超重核谱学实验特别困难，超重核结构的理论研究对实验具有特别重要的指导意义。本项目主要研究内容为超重核结构和形变的理论研究。我们发展和完善了已有的RASM模型，还建立了基于投影壳模型的位能面理论（PTES）, 并将其应用到超镄区原子核和几个超重核的Yrast 带以及低激发带，计算结果很好地再现了已有的实验值。RASM/PTES 方法中角动量为好量子数，计算得到的结果可以直接与实验值进行比较。RASM/PTES 方法中通过角动量投影的方法来恢复了被破坏的转动对称性，即考虑了超越平均场效应。本项目第一次研究了超镄区原子核和超重核的三轴形变。我们的计算给出了一定的三轴形变，虽然不是很大，但可以表明它们的的轴对称性被破缺，而且对我们的计算结果有利的实验依据是有些核发现了gamma带。例如，我们对254Fm核Yrast带的计算给出了一定三轴形变，而实验发现了其基于基态上的gamma带的存在，这表明该核存在gamma自由度。我们的其它RASM/PTES 的计算也都普遍给出了比传统位能面计算（TRS）较大的gamma形变，这可能体现了超越平均场效应在原子核三轴形变中的重要影响。