22Al和23Si的beta缓发双质子衰变机制实验研究

Two-proton emission is predicted to be existed in extremely proton-rich nuclei around fifty years ago. Up to now, two-proton emission has been observed in only few nuclei,such as 45Fe,48Ni,54Zn,94Ag. Investigation on this decay mode is very limited. But two-proton emission is very important for the study of nuclear interaction, wavefunction of nucleon and nuclear structure. It has become one of the most important subject in RNB facilities in the world. In this project, the beta-delayed two-proton decay of 22Al and 23Si will be studied expermentally based on the RIBLL facility in Lanzhou. The main mechanism of two-proton emission will be determined to be 2He or three-body (sequential) decay by measuring the relative momentum, energy and angle. The beta-delayed one-proton emission will also be measured to study inversely the nuclear reaction process 21Na(p,gamma)22Mg, 22Mg(p,gamma)23Al and its importance on the abundance of 22Na in the universe. And the reaction 19Ne(p,gamma)20Na and its effect on the hot CNO cycle will be studied.

双质子发射是50多年前被预言可能在极端丰质子核中存在的一种衰变方式。到目前只发现45Fe,48Ni,54Zn,94Ag等少数几个核具有双质子发射现象。人们对这种衰变方式，特别是两质子间的关联信息的了解和研究还非常有限。但双质子发射现象对核的相互作用、核子波函数的具体形态及核结构等研究具有重要意义，已成为世界上各放射性束流装置的重点研究课题之一。本项目将依托兰州的RIBLL装置，开展22Al和23Si的beta缓发双质子衰变实验研究，通过测量两质子的相对动量、能量及角度关联信息来确定其双质子衰变是以2He发射还是三体(级联)发射为主；通过beta缓发单质子发射实验测量来间接研究核天体物理中的质子俘获反应过程21Na(p,gamma)22Mg、22Mg(p,gamma)23Al的反应率及其对宇宙环境中22Na丰度的影响；研究19Ne(p,gamma)20Na的反应率及其对热CNO循环的影响。

双质子发射是50多年前被预言可能在极端丰质子核中存在的一种衰变方式。到目前只发现45Fe,48Ni,54Zn,94Ag等少数几个核具有双质子发射现象。人们对这种衰变方式，特别是两质子间的关联信息的了解和研究还非常有限。但双质子发射现象对核的相互作用、核子波函数的具体形态及核结构等研究具有重要意义，已成为世界上各放射性束流装置的重点研究课题之一。本项目依托兰州的RIBLL装置，开展了22Al和23Si的beta缓发双质子衰变实验研究，通过测量两质子的相对动量、能量及角度关联信息来研究是否存在双质子发射现象及确定其发射机制。通过实验测量及数据分析，从实验上确认了22Mg存在从14.044MeV激发态到20Ne的第一激发态的双质子发射过程，并基于两质子相对动量与相对角度数据得出其发射机制有约29%的几率为2He集团发射，同时也基于22Mg、23Al 等核的激发态单质子发射实验数据得到了多个新的能级及衰变道信息；首次采用关联函数并结合两质子的相对动量及相对角度分析方法研究了23Al与22Mg激发态的双质子发射机制及两个质子的发射时间差，研究表明利用此方法可以对双质子发射的三种机制作出清楚的判别；开展了大尺寸CsI探测器测量高能伽玛射线的探测性能研究，研究了中子皮厚度的实验观测量及提取的研究。发表论文10篇，其中国外期刊6篇，培养研究生6人，很好地完成了项目的研究目标。