20<N<28丰中子核的低激发态能级寿命测量

It is very important for modern nuclear physics to study the exotic structure of neutron-rich nuclei. In 20 < N < 28 neutron-rich region, the low-lying states of N = 21 isotones and S isotopes are expected to have a complicated configurations, which should be the mixture of spherical single-particle and deformed collective excitations. In this project, we plan to measure the lifetimes of these low-lying states, and extract the reduced transition probabilities. With the help of theoretical calculations, the single-particle and collective components can be extracted from the reduced transition probabilities. After obtaining the variation of the components along the isotonic and isotopic chains, we will pay attention to the role of nuclear force in the evolution of shell structure and the development from the spherical single-particle to deformed collective motion..The aimed low-lying states will be populated by the β decay of the secondary beams, which are produced via the projectile fragmentation reaction with 40Ar and 48Ca primary beam on 9Be target, and purified by the RIBLL1. The primary beams will be provided by the Heavy Ion Research Facility in Lanzhou (HIRFL). The plastic scintillation, LaBr3 and HPGe detectors are used to measure the lifetime with β-γ or γ-γ fast time coincidence technique.

丰中子核的奇异结构研究是现今核物理的重要研究领域。在20<N<28丰中子核区，N=21同中子素和S同位素的低激发态可能是跨N=20或28壳层的单粒子激发和形变集体激发的混合。本项目将对这些核的低激发态能级寿命进行测量，提取约化跃迁几率。结合理论模型，分析单粒子和形变集体组分随核子数的变化，研究壳结构及其演化、形变及其演化以及核力在其中扮演的角色，揭示幻数消失的深层机制和理解球形单粒子如何发展成形变集体运动。.实验上，利用40Ar或48Ca束流与9Be靶的弹核碎裂反应产生的丰中子核素经RIBLL1筛选后在注入器中β衰变。β衰变布居的目标能级再经γ衰变到基态或更低位的激发态。利用塑料闪烁体、溴化镧和高纯锗探测器进行β-γ或者γ-γ快时间符合测量，提取目标能级寿命。

本项目中,根据调整之后的方案，我们按计划完成了以下工作。.我们通过在线辐照与离线测量的方法提取了9Be与197Au在库伦位垒以上的完全熔合、非完全熔合以及总熔合截面，并结合已发表文章中实验数据进行了系统性的分析。实验中测得的9Be+197Au系统中非完全熔合与总熔合的截面比例约为40%。通过与理论专家合作采用耦合道模型进行了理论计算并与实验数据相结合表明：9Be+197Au系统的总熔合截面与理论计算值一致，而完全熔合截面与理论值相比偏低了约40%。这说明该抑制很可能是由于9Be在熔合前的破裂所引起的。同时进一步系统研究了9Be与其它核在库伦位垒以上区域的总熔合截面实验值与理论值的大小，发现除了9Be+186W系统外，实验提取的总熔合截面与耦合道的理论计算值均一致。这更进一步验证了9Be在熔合反应前破裂导致完全熔合截面降低的论断。.在兰州充气反冲谱仪上，我们利用187Re(40Ar,p3n)223U反应道研究223U的alpha衰变的精细结构。基于先进的快数字信号处理技术，在实验中，我们发现了223U衰变到219Th的基态和213keV的激发态的衰变结构，并证明213keV到基态是一个M1跃迁，从而表明223U存在八级形变的可能性。结合已有的实验数据，223U的能级寿命重新制定为62+14−10μs。另外系统性的讨论了N=131同中子素和Po到U的核结构演化性质。.我们完成了LaBr3探测器的反康研制工作。测试表明，利用反康探测器之后，对于LaBr3能谱改善较明显，同时对于幅度或者说能量依赖的瞬时响应时间差(PRD)曲线，数据点光滑度和拟合效果都较好，数据点偏差相比于不使用反康探测器小很多，这有利于我们更精确的提取极短的能级寿命(<100ps)。