70质量区原子核形状演化研究

For the neutron-deficient nuclei in the A ~ 70 mass region, due to the large subshell gaps around Fermi surfaces in the single-particle spectra at prolate and/or oblate deformation, they exhibit rich and varied shape-related phenomena, such as rapid shape transition, shape coexistence, and triaxiality, and have been the focus of intense theoretical and experimental investigations in recent years. For the even-even nuclei, both the experimental results and theoretical calculations have demonstrated that the shape transition of the ground state from oblate to prolate occurs around N~40. In addition, with the increase of angular momentum, a shape transition along the yrast line has been suggested to occur in some nuclei. To get a complete picture of shape evolution in this mass region, we plan to extend the high-spin spectroscopic study to the odd-A 71,75,77Ge isotopes and even-even 78Se nucleus. The fusion-evaporation reaction and deep-inelastic reaction will be used to populate the high-spin states of these nuclei. Based on theoretical calculations and systematic comparison, the shape evolution along with isospin and spin in this mass region will be studied.

对于Z~32-36, A~70质量区的原子核，由于它们核子费米面附近的单粒子能级轨道在长椭和扁椭形变区都有着较大的能级间隙，这些原子核展现出了丰富多变的形状特性。目前人们对偶偶核的研究已经发现它们在N~40附近原子核基态发生了从扁橢到长椭的形状相变，而且部分核基态形状随着自旋的增加，发生了从一种形状到另一种形状的相变。本课题计划在前期工作的基础上一方面继续拓展对偶偶核形状特性的研究，同时着重开展对这个质量区奇A核的研究。选定71,75,77Ge和78Se核作为研究目标。计划利用熔合蒸发反应和深度非弹反应来布居得到这些核的高激发能级，建立它们的能级纲图。通过分析其能级结构特点，结合理论计算和系统比较，希望在一个大的同位旋和自旋尺度下对70质量区原子核形状随同位旋和自旋的演化规律以及原子核费米面附近不同单粒子轨道对原子核形状的影响方式有一个全面深入的认识。

原子核形状一直是核结构研究中的一个重要课题。A~70质量区原子核的核子数位于满壳28和50之间，存在着38和40两个较大的次闭壳，原子核形状随着自旋和同位旋的改变会发生急剧的变化。目前人们对这个质量区偶偶核的研究发现在N~40附近原子核基态沿同位素链发生了从扁橢到长椭的形状相变，而且部分原子核基态形状随着自旋的增加，发生了从一种形状到另一种形状的相变。本课题利用中国原子能科学研究院和南非iThemba国家实验室的实验设备，开展了70质量区原子核结构的实验研究，着重关注了奇A核。1)对于Ge同位素，在71,75Ge核中首次建立了集体带结构。利用组态约束的势能面模型对71,73,75,77Ge的基态形变开展了系统研究，研究表明奇A的Ge同位素在73Ge和75Ge之间发生了从扁椭到长椭的形状相变，同时三轴自由度在这些奇A的Ge 同位素中也起着重要作用。在71Ge核新的集体带结构中，发现了建立在15/2−态上的一个八极转动带，研究表明中子数40是一个很好的八极驱动核子数。2)对于As和Se同位素，在75As和79Se核中首次发现了磁偶极带，对其角动量形成机制的研究表明它们的角动量形成机制不同于传统的剪刀机制，具有类似于“订书机”闭合的特征, 因而被称为新的“订书机带”。78Se核中高自旋态能级结构被推到了更高的激发能区，通过分析78Se核转晕带和γ带高自旋态结构的特点，给出了78Se核形状随自旋变化的实验证据。