反转岛边界核34Al的同质异能态的测量

The studies of island of inversion are a good test to the theory of nuclear structure since the formation of island of inversion is linked to the basic nucleon-nucleon interaction. The studies of the isomeric state of the 34Al attracts many theorists and experimentalists’attentions since the isomeric state plays an important role in the understanding of formation of island of inversion. Because different theoretical calculations predicted different excitation energies of the isomeric state, it is necessary to test it with experimental data. Although there were different experimental groups tried to measure the isomeric state, they did not success due to the very weak transition strength and very long life time of the isomeric state. We propose to measure the excitation energy of the 34Al’s isomeric state using CSRe isochronous mass spectrometry at the HIRFL-CSR. Our experimental data is important to study the formation of island of inversion and it will also improve the mass precision of nuclide around the island of inversion. What is more, our proposal is a complementary of other experimental methods and will provide a new way to study the nuclear structure of nuclei far away from stability line.

反转岛的形成与核子核子相互作用有关，对其进行研究可以很好地检验现有的核结构理论。反转岛边界核34Al的同质异能态对于理解反转岛的形成机制起到重要的作用，其研究吸引了理论和实验研究人员的关注。采取不同相互作用的理论模型给出的34Al的同质异能态的激发能差异较大，需要实验数据验证。迄今为止，虽然已经有多个研究组采用不同的实验手段测量34Al的同质异能态，但是这些实验受到该能级的衰变强度和寿命的限制都未能测得该同质异能态。为此，本项目将在兰州大科学装置HIRFL-CSR上，利用CSRe的等时性谱仪测量34Al的同质异能态的激发能，为理解反转岛的形成机制提供重要的实验数据。本项目也将会提高反转岛附近核区的原子核质量精度。此外，该项目通过采用等时性质谱仪测量34Al的同质异能态的质量得到其激发能，弥补了其它实验测量技术的缺陷,为远离稳定线的原子核结构研究提供了一种新的实验方法。

反转岛边界核34Al的同质异能态对于理解反转岛的形成机制至关重要，吸引了理论和实验研究人员的关注。本项目拟利用兰州大科学装置HIRFL-CSR的CSRe等时性谱仪测量34Al的同质异能态的质量，为理解反转岛的形成机制提供重要的实验数据。.实现该研究目标，需要改进CSRe等时性谱仪的质量分辨率。为此，我们完成了以下4项研究内容：1）编写了一套基于图形处理器（GPU）的数据处理系统，实现了实时处理实验数据的功能。这一成果不但节约了束流时间，而且能够更好地指导实验下一步进行的方向。2）提出了一套计算CSRe等时性质谱仪转变能因子的新方法，并利用该方法研究了二极铁、四极铁以及六极铁对等时性质谱仪转变能因子曲线的影响，实现了用四极铁、六极铁校正等时性曲线的新技术；基于该技术，将CSRe等时性质谱仪的转变能因子γt 准确地设置在目标核的γ上，并根据需要快速调整转变能因子曲线的形状，提高谱仪的分辨能力。3）精确测量了双飞行时间探测器等时性质谱仪两个飞行时间探测器之间的距离以及信号在上、下游探测器的信号线之间传输时间差；4）利用双飞行时间探测器等时性质谱仪，开展了40Ar15+主束的碎片质量测量实验，测量了反转岛附近的丰中子原子核36P、31Al、32Al、33Al的质量。然而，由于用40Ar15+作为主束产生34Al的产额要比预期的低，暂时未能测量到34Al的同质异能态的质量。.项目取得了一系列的技术突破。这些新技术可以直接应用到新一代强流重离子加速器HIAF装置的SRing储存环以及德国FAIR装置的CRing储存环上，为等时性质谱仪的改进和设计提供依据。项目组成员共计在国际顶尖的杂志Physics Letters B，Physics review C以及Nuclear Inst. and Methods in Physics Research, A等杂志上发表论文12篇，并应邀在国际和国内学术会议上做口头报告10余次，提高了我国在本领域的影响力。