1911年英国科学家卢瑟福根据α粒子轰击金箔的实验中,绝大多数α粒子仍沿原方向前进,少数α粒子由于撞击到了电子发生较大偏 转,个别α粒子偏转超过了90°,有的α粒子由于撞上原子核所以偏转方向甚至接近180°,从而确立了原子的有核结构模型,认为原子可以分为两部分,中心是占据了原子绝大部分质量的原子核,环绕原子核的是核外电子。1919年,卢瑟福做了用α粒子轰击氮核的实验。他们从氮核中打出的一种粒子,并测定了它的电荷与质量,它的电荷量为一个单位,质量也为一个单位,这种粒子被命名为质子。1932 年,查德威克发现中子,海森堡提出了原子核由质子和中子组成的假说,原子核组成问题得以解决。这些卓越的成就奠定了原子核物理学的基础。论文网
解决了原子核的组成问题之后,在20世纪30年代至40年代末,核物理学家对原子核结构的研究主要局限于如质量、结合能、自旋等一些基本性质方面,在这一时期,建立起了费米气体模型和液滴模型,这些模型可以定性地描述原子核结合能等的基本性质[1]。 随后,核外电子的壳结构模型成功解释了元素周期表的本质,解释了惰性气体的稳定存在以及元素性质的周期变化。而从丰度、结合能中人们发现,原子核中也存在类似于惰性气体的现象,质子数或者中子数为2,8,20,28,50,82和中子数为126的核素特别稳定,我们称这些数字为幻数。1949年Mayer和Jersey提出具有强自旋轨道耦合的壳模型,成功的解释了原子核模型,成功的解释了原子核幻数,他们所确立的模型是至今最成功、影响最大的核结构理论模型[2-4]。后来人们发现,在远离β稳定线附近的丰中子或丰质子核,壳结构往往会反常。文献综述
60年代末期,核物理学家开始研究原子核的高自旋态,包括回弯现象、带交叉现象、角动量顺排、旋称反转现象等。推转壳模型是描述高自旋态原子核较成功的一个理论模型,它由Inglis[5]在1954年首先提出,但是却经历了20多年后,人们才发现了推转壳模型的重要意义,随后才被人们广泛使用。推转壳模型描述了稳定形变以及旋转势场下原子核的独立粒子运动,它将集体转动带和高自旋单粒子结构结合到了同一种模型下,而这两种结构对研究晕线附近高自旋态都非常重要,这使得这种模型对研究原子核结构有相当的正确性与实用性。
在1972年,Cheifetz与他的团队从实验现象观察到锆同位素的结构出现非常规形变开始,关于这个区域核的研究就慢慢开始被人们所关注,并且在此基础上,随着RIKEN RIBF 组合加速器的成功研制与同期实验和理论的深入,原子核物理在许多方面取得了长足的进步。同期又发现了一系列大形变、稳定形变的质量核区。近年来,随着高分辨率的大型Y探测阵列,如Gammasphere,Eurogam的发展与计算机图形模拟技术的重大突破,A~100处丰中子核区核结构的研究取得了很大的进展:如今实验上可以研究比较丰中子的近滴线附近的原子核结构,使得该核区的核谱信息得到了极大的丰富。A~100处丰中子核区的原子核恰好位于核素图大爆炸的核合成过程的拐点处,且该核区远离β稳定线,因此对该核区原子核的形变、转动带、转动惯量的实验和理论研究有重要的物理意义。
壳层结构中的反常现象是近几年研究人员非常热衷的领域。特别是A~100的丰中子区,Hotchkis M A C等研究人员在该区丰中子核中发现并建立大量集体带[6],同时也发现了许多的回弯现象。在114Pd 和116Pd 核中,Hamilton J H等研究人员还观察到第二回弯现象[7]。该区原子核也具有丰富的形状和结构特征。比如,在96Rb[8],96,97,98Sr 和98,99,100Zr[9]核中,已经观察到球形结构与形变带的形状共存现象。108,110,112Ru 等核具有三轴形变[10, 11, 12, 13]。研究这核区有助于加深对这一核区高自旋态原子核结构的了解。本文利用推转壳模型,就锆同位素在N=30到N=84的偶偶核的原子核结构进行了研究计算。