核物理研究及其應(yīng)用的發(fā)展

1、核物理研究及其應(yīng)用的發(fā)展中科院近代物理研究所靳根明1、核物理學(xué)研究的對(duì)象及目的自然界物質(zhì)結(jié)構(gòu)層次對(duì)象原子核結(jié)構(gòu)性質(zhì)涉及的問(wèn)題目的認(rèn)識(shí)、掌握其規(guī)律，并加以應(yīng)用目的認(rèn)識(shí)、掌握其規(guī)律，并加以應(yīng)用軍事軍事恒星演化恒星演化能源能源粒子物理粒子物理物質(zhì)結(jié)構(gòu)物質(zhì)結(jié)構(gòu)其它學(xué)科其它學(xué)科醫(yī)療醫(yī)療研究原子核的途徑原子核反應(yīng) 核子核子散射 基本核力 彈性散射 原子核大小，相互作用勢(shì) 非彈性散射 能級(jí)位置,量子數(shù),巨共振 轉(zhuǎn)移和敲出 殼模型的細(xì)節(jié) 熔合反應(yīng) 天體核過(guò)程 裂變反應(yīng) 液滴模型本質(zhì) 復(fù)合核形成 核的統(tǒng)計(jì)性質(zhì) 多重碎裂 核物質(zhì)相變，集體模型 相對(duì)論重離子碰撞 核的夸克結(jié)構(gòu) （介子，電子）3H + 2H 4He

2、+ n + 17.6 MeV48Ca + 244Pu289114+3n2、核物理研究進(jìn)展中子數(shù)質(zhì)子數(shù)穩(wěn)定線穩(wěn)定線原子核的組成質(zhì)子和中子原子核的組成質(zhì)子和中子原子核的性質(zhì)及形狀原子核的性質(zhì)及形狀穩(wěn)定核放射性核（不穩(wěn)定核） 放射性放射性裂變裂變 放射性放射性 放射性放射性 + +，- -緩發(fā)緩發(fā)裂變裂變質(zhì)子放射性質(zhì)子放射性重離子放射性重離子放射性 緩發(fā)緩發(fā)質(zhì)子質(zhì)子 緩發(fā)緩發(fā)中子中子(單,雙)1896 Henri Becquerel，Marie Curie ，Ernest Rutherford 不穩(wěn)定核的壽命不穩(wěn)定核的壽命NN0et ln2/T不穩(wěn)定核衰變一不穩(wěn)定核衰變一半所需時(shí)間即為半所需時(shí)間即為

3、該放射性核的半該放射性核的半衰期，并衰期，并隨原子隨原子核離開穩(wěn)定線的核離開穩(wěn)定線的距離而越來(lái)越短。距離而越來(lái)越短。137Ba衰變曲線原子核的形狀球形橢球梨形扁橢球簡(jiǎn)諧振動(dòng)軟液滴剛體轉(zhuǎn)子原子核模型 液滴模型形變，裂變. 殼模型角動(dòng)量，磁矩，形狀 集體模型激發(fā)態(tài)能量系統(tǒng)性，角動(dòng)量，磁矩，形狀, 統(tǒng)一模型從更微觀的角度描述當(dāng)代核圖像向原子核存在極限挑戰(zhàn) 當(dāng)代核物理的任務(wù) 同位旋質(zhì)子和中子數(shù) 質(zhì)量極限超重元素 自旋高速轉(zhuǎn)動(dòng) 溫度(密度)高能量密度將對(duì)原子核的研究從點(diǎn)擴(kuò)展到多維空間！溫度轉(zhuǎn)動(dòng)速度中子質(zhì)子比穩(wěn)定原子核沿同位旋自由度的研究 新核素合成輕質(zhì)量區(qū)達(dá)到中子和質(zhì)子滴線放射性束流的產(chǎn)生放射性束流的產(chǎn)

4、生提供了有力工具！提供了有力工具！中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所合成25種新核素重質(zhì)量豐中子區(qū)175Er,185Hf,186Hf 208Hg,209Hg,197Os, 237Th,238Th,239Pa 九種新核素超鈾缺中子區(qū)235Am新核素輕質(zhì)量質(zhì)子滴線區(qū)25P,65Se兩種新核素, 滴線核69Kr的奇異衰變性質(zhì)超重新核素259Db,265BhNZ輕 稀 土 質(zhì) 子 滴 線 區(qū)121Ce,125Nd,128Pm,129Pm, 129Sm,135Gd,137Gd,139Tb,139Dy,142Ho,149Yb等11種新核素新的核結(jié)構(gòu)暈結(jié)構(gòu)12N,23Al,27P質(zhì)子暈核候選者新的衰變模式 緩發(fā)中子緩

5、發(fā)中子 緩發(fā)質(zhì)子緩發(fā)質(zhì)子 緩發(fā)裂變緩發(fā)裂變 單質(zhì)子衰變單質(zhì)子衰變 雙質(zhì)子衰變雙質(zhì)子衰變pp衰變質(zhì)子能量(1.154 0.015 MeV),總半衰期 (1.75+0.490.28 ms), 2p衰變分支比 (0.59 0.07), 2p部分半衰期 (3.0+0.90.6 ms).45Fe,48Ni的2p衰變研究45Fe：75 MeV/u 58Ni +natNi (240m)測(cè)量的 射線譜和2p衰變計(jì)數(shù)隨時(shí)間的變化譜2個(gè)質(zhì)子發(fā)射的時(shí)間順序還不得而知！48Ni 得到2各事例能量1.35(2)MeV230Ac的緩發(fā)裂變阻斷重元素合成的重要原因之一Fig. 1. The observed two fis

6、sion fragment tracks from -delayed fission of 230Ac (a) and (b). A track from natural background of fission fragment (c).-母核子核超重元素合成的途徑 熔合反應(yīng)利用一定能量的炮彈原子核轟擊靶原子核，兩者熔合在一起，形成一個(gè)新的原子，它的原子序數(shù)為彈核與靶核之和。新原子核有一定的激發(fā)能，一般通過(guò)發(fā)射中子退激發(fā)。48Ca 244Pu 289114 3n超重元素的合成現(xiàn)達(dá)到位置現(xiàn)達(dá)到位置Neutron number, N超重元素的鑒別設(shè)備超重元素的鑒別設(shè)備電磁分離設(shè)備放射性探測(cè)器重

7、核衰變探測(cè)器Si條位置靈敏探測(cè)器，Si條位置靈敏探測(cè)器組成的桶狀探測(cè)系統(tǒng)GSI合成的Z112超重核的衰變鏈neutron number111112113114117115118116160162164166168170172174176178180182184152158156154Mt 266Db 262Db 263Sg 266Db 258Db 256Db 260Db 257Rf 260Rf 261Rf 262Rf 263Rf 259Rf 256Rf 255Rf 258Bh 261Bh 262Rf 257Db 261Sg 260Sg 261Sg 263Sg 259Bh 264BhHsDsSg

8、 258Lr 259No 258Lr 260No 259Lr 261Lr 262No 262No 260Lr 258No 257Lr 255No 254Lr 254No 253Lr 257No 256Lr 256No 255Md 257Fm 256Md 258Fm 257Md 259Md 260Fm 258Fm 259Md 256Fm 255Md 253Fm 252Md 252Fm 251Md 255Fm 254Md 254Fm 253Es 255Es 256Es 254Es 251Es 250Es 253Es 252Cf 255Cf 256Cf 253Cf 250Cf 249Cf 251Cf

9、 252Cf 254110/273110/271111/272CHART OF THE NUCLIDES NoMdFmEsCfproton number150DbRfLrNoMdFmEsCfZ = 114108Hs 267Hs 265Hs 264aaaaaa110/270Hs 266Sg 262112/2859.1539 sZ/AT1/2E (MeV)110/269Mt 268EC-SF112/277110/267MtHs 269Hs 270Sg 265Sgaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa108/275110/279106/271112/284112/282114/286114/28

10、710.01114/2889.95116/290115/288115/287113/284113/283111/280109/276107/272111/279109/2 57116/29110.8510.74112/285110/281114/2899.829.169.549.308.5310.0010.4610.5910.129.759.719.0210.3710.33105/26815 ms32 ms87 ms6.3 ms0.1 s0.15 s0.17 s0.72 s9.8 s16 h9.7 ms0.48 s0.1 s0.5 ms3.6 s0.18 s2.4 min9.6 s34 s0.

11、56 s0.63 s2.7 s0.16 s10.20112/2834.0 sa116/29210.6616 ms107/2 17116/29353 ms1.8 ms118/29411.65105/2671.2 h10.539.70104/268104/2672.3 h48238249Ca + U.Cf2085070Pb + Ti.ZnDubna 合成114、115、116、118超重核的衰變鏈 30天一天一個(gè)計(jì)數(shù)個(gè)計(jì)數(shù)265Bh107259Db105中科院近代物理所合成兩個(gè)超重新核素259Db和265Bh進(jìn)一步的發(fā)展發(fā)展放射性束流加速器系統(tǒng)，提供更多種類的豐中子炮彈核；更靈敏的超重核鑒別分離裝

12、置；理論研究尋找新的反應(yīng)機(jī)制，并給出較準(zhǔn)確的預(yù)言。需要新生力量！高溫下原子核的性質(zhì)研究核物質(zhì)相變核物質(zhì)的相變（2）溫度 (1.161010K)密度 （1039核子/cm3）夸克膠子等離子體氣態(tài)裂變時(shí)標(biāo)的研究發(fā)射時(shí)標(biāo)(3.31023s)5.16.27.28.18.89.5溫度(1.161010K)三、核物理的應(yīng)用粒子物理天體物理恒星演化宇宙中的核合成過(guò)程恒星誕生、發(fā)展、死亡與核反應(yīng)的關(guān)系Th、U等重核如何形成反應(yīng)截面測(cè)量能源裂變能源U，Th裂變潔凈能源 高能強(qiáng)流質(zhì)子中子靶裂變靶聚變能源 磁約束D+T聚變 重離子慣性約束聚變生命科學(xué)核醫(yī)學(xué)核磁共振成像2003年醫(yī)學(xué)諾貝爾獎(jiǎng)?wù)娮愉螠绯上馲-射線成像發(fā)射治療腫瘤重離子治癌硼中子治療植入放射性治療總 結(jié) 在最近十幾年中在研究極端條件下的原子核的性質(zhì)方面得到了迅速的發(fā)展，使核版土迅速擴(kuò)張，并發(fā)現(xiàn)了許多新的現(xiàn)象，對(duì)粒子物理、天體物理、生命科學(xué)、能源，以及其它許多學(xué)科都有很重要的影響。但是，還有許多問(wèn)題未解決，需要許多人的長(zhǎng)時(shí)期研究。因此，希望在座的同學(xué)能夠在不遠(yuǎn)的將來(lái)加入核物理研究的行列！極端相對(duì)論重離子碰撞 探尋夸克膠子等離子體Baryonic Pote