质子滴线附近核素结合能的确定

质子滴线附近同位素对于极端条件下的核模型测量具有非常重要的意义。日本的RIKEN实验室测得345A MeV 78Kr + 9Be反应中极度丰质子同位素Z=22-36、I=-5和-4的截面, 最近一项研究预言了这些同位素的结合能。

研究相关的论文: "Binding energies of near proton-drip line Z = 22-28 isotopes determined from measured isotopic cross section distributions", 近期发表于2019年第1期Science China Physics, Mechanics & Astronomy, 由河南师范大学马春旺教授担任通讯作者撰写。研究者利用同位素截面分布与结合能之间指数经验依赖关系, 预言了极度丰质子核素结合能。

质子滴线上的核素有和β稳定线上核素不同的性质。例如质子皮、质子晕等奇异结构、β单质子(双质子)发射、以及多质子发射、壳演化等奇异现象。除此以外, 在核天体物理领域, 对于能量和质量的产生、天体物理核合成过程中的rp过程的研究都与质子滴线上的核素有关。但由于质子滴线附近核素的产额极低, 它们在实验上极难测得。放射性核束技术的发展和提高(例如离子储存环)为我们提供了更多了解质子滴线附近核素的机会。

Tsang等人发现, 丰中子余核的每核子结合能和截面之间存在指数依赖关系, 依赖方程为"σ=C*exp[(-8)/τ]", 其中C和τ是自由参数, =(B-εp)/A, 其中εp是对能。该研究利用一种标准截面公式方法首先预言了345A MeV 78Kr + 9Be反应产生的I=-3到1的余核截面(I≡N-Z, 为余核的中子剩余度), 利用这些截面和实验结合能验证了每核子结合能和截面之间的指数依赖在丰质子余核中也成立, 并对I=-5和-4的同位素结合能进行预言。根据镜像核质量差标度现象, 研究者对预言的极度丰质子余核结合能进行验证。结果发现预言的丰质子核素结合能完全符合镜像核质量差的标度现象, 即通过结合能和截面之间的指数依赖公式预言结合能的方法较为可靠。

这一研究首次利用丰质子同位素截面分布确定了345A MeV 78Kr+9Be反应中质子滴线附近Z=22-28, I=-5和-4同位素的结合能。预言结果的准确性在镜像核的质量差的标度规律中得到验证。文中提出的方法克服了实验数据少的困难, 为实验测量极度丰质子同位素结合能和预言截面提供了可靠的方法。

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该项研究得到了国家自然科学基金 (Grand No. 11421505, and U1732135)、国家重点基础研究发展规划项目(Grant No. 2014CB845401)、河南省国家自然基金 (Grant No. 162300410179)、河南师范大学优秀青年基金(Grant No. 154100510007)资助。

更多详情请阅原文:

Chun-Wang Ma, Yi-Dan Song, and Hui-Ling We. Predicting the binding energy of near proton-drip line Z = 22-28 isotopes determined from measured isotopic cross section distributions. Science China Physics, Mechanics & Astronomy, 2019, Vol.62, No. 1: 012013

http://engine.scichina.com/publisher/scp/journal/SCPMA/62/1/10.1007/s11433-018-9256-8?slug=full%20text

http://link.springer.com/article/10.1007/s11433-018-9256-8

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