基于r过程的重要丰中子原子核结构特性的研究

The projected shell model is an important model for the nuclear structure study, especially the structure of deformed nuclei in median to heavy mass regions. Due to the current interest in the nuclear properties of nuclei far away from the βstable line and the further investigation on the r process of nuclear astrophysics with the large-scale scientific facility completed and applied, it is necessary to further generalize and develop the model. In this project, we plan to study nuclear structure of neutron-rich nuclei related to the r process, specially, 1) applying the projected shell model to study the structure of neutron-rich nuclei in the 100-110 mass region, especially the variation of energy gap and the evolution of shell structure ; 2) to extend the triaxial projected shell model to the collective motion of neutron-rich nuclei; 3) to construct the program of triaxial projected shell model on electromagnetic transition, explore the possible deexcitation path and lay a theoretical foundation for potential applied research;4)to enhance cooperation between theory and experiment and aim to obtain important breakthrough on some studies.

投影壳模型是研究原子核微观结构，特别是形变中重原子核结构的重要模型。然而，随着国内外大科学装置的建成及投入使用以及人们对远离β稳定线原子核、核天体物理中r过程研究的深入，丰中子核结构的信息愈显缺乏，须相应地将投影壳模型进行推广和完善。本项目计划就人们关心的与r过程相关的丰中子核结构问题进行研究，具体地：1）利用投影壳模型对质量数为100-110区丰中子核结构进行研究，重点研究原子核能隙的变化及壳结构的演化；2）扩展三轴投影壳模型程序获得对丰中子核集体运动特性的一般描述；3）发展计算电磁跃迁的三轴投影壳模型程序，探索K同核异能态可能的退激路径，为潜在的应用研究奠定理论基础;4）加强理论与实验的合作，力争在某些研究内容上有重点突破。

采用投影壳模型（PSM）研究了核天体物理相关的r-过程路径上Zr原子核的结构特性，讨论了108Zr同位素中新发现的寿命为620±150ns的同核异能态结构。通过采用长椭球和扁椭球两种形变参数的理论计算及与实验能级的比较，发现了低自旋区扁椭球形变假设能更好地再现实验能级和转动惯量，但长椭球形变主导了108Zr原子核的高自旋态行为。理论计算预言了大量的两准粒子态结构，指定了组态，将PSM结果与总位能面（PES）计算结果及实验进行了比较，在PSM和PES两个模型计算中没有考虑正四面体形变，因此108Zr丰中子核中的正四面体同核异能态结构仍需要更多的实验和理论研究去验证。此理论研究为探索N=70核区原子核的形状演化、形状相变和壳结构演化提供了重要的理论信息。.指定了新发现的106Nb原子核激发态的组态结构，修正了104Nb原子核激发态的组态结构， PSM与PES计算结果得到了一致的组态指定结论。发现了π1/2+[431]轨道的形状驱动效应对于Kπ =2-带结构的形成以及三轴性的出现起了重要作用。检验了PSM在丰中子核区的适用性，并为进一步研究该过渡区原子核的结构性质提供了重要参考。.研究了74,76,78Kr高自旋态的结构，理论计算表明，74, 76Kr同位素随着自旋的增加非常好地保持了集体性，但78Kr核晕带的集体性在高自旋区受到了形变的影响。该同位素链结构的演化归因于g9/2轨道与pf壳相互作用的影响。该研究工作对于理解壳之间的相互作用提供了重要依据。.讨论了与高K同核异能态发生近简并的171Tm原子核的转动带结构，在理论计算中考虑了十六极-十六极（HH）相互作用。理论计算表明，十六极相互作用对于再现171Tm原子核的同核异能态能级起到了重要作用，理论预言的B（E2）结果为进一步实验研究提供了理论依据和参考。.加强了与美国伯克利国家实验室、范德比尔特大学、清华大学实验组合作。在丰中子核多声子γ振动带、丰中子核结构性质对于g9/2和h11/2轨道的依赖关系以及壳结构演化等方面取得了较好的研究成果。一方面对于进入科学前沿奠定了基础，另一方面通过与实验的合作对于检验和完善理论模型具有重要的推动作用。