质子放射性寿命的理论研究(2)
1.2 质子放射性的研究历程
1962年发现缓发质子发射现象【2】，（原子核除了直接发射质子外，还有伴随β衰变的质子发射现象称为缓发质子发射），这是实验上观察到质子放射性的第一个事例。到目前为止，人们已经发现了几十个缓发质子体，为核能级特性的进一步研究提供了很大的帮助。在1970年，实验上第一次观测到原子核发射质子的现象【3】。在该试验中，通过质子加速器，将质子的能量提高到35MeV，然后用这些质子束去轰击铁原子（54Fe），发生核反应，生成53Co的同质异能态53mCo，并发射出质子。1982年首次在实验上观测到基态原子核发射出质子的现象【4】。该实验利用重离子58Ni束轰击96Ru靶生成基态质子衰变核151Lu。151Lu是一个中质比非常大的核素，其最后一个质子的结合能为负值。从能量的角度分析，这个质子处于很不稳定的状态，但由于库仑势垒的阻挡作用，它还能勉强被束缚在原子核内，质子有一定的几率穿透库伦势垒的阻挡跑到原子核外部。该原子核发射出的质子能量为1.23MeV，半衰期大约为0.1s。后来随着实验设备的改进以及实验技术的发展，人们先后又发现了22个能够从基态或同核异能态发射质子的原子核。通过研究观察发现，有一部分原子核并不满足只发射一个质子的能量条件，也就是说，考虑到一定条件时，原子核可以同时发射出两个质子。原子核同时自发地发射两个质子的现象，称为双质子放射性。例如，在轻核（质量数比较小的原子核，一般以Fe元素为分界线，即质量数小于Fe的原子核即可视为轻核）范围内，6Be，8C，12O，16Ne，和19Mg等原子核可能具有双质子放射性。一般情况下，很难在实验上观察到双质子放射体发射双质子的现象，原因可能包括双质子放射提的寿命过短或者质子能量过低，或者是受到其他竞争衰变的影响。1995年，有人观测到12O的双质子放射性【5】，这也是实验上第一次观测到双质子放射性。计算表明，在中等重量的原子核范围，也存在双质子放射性的可能性，它们可以利用重离子核反应形成。本文对缓发质子发射和双质子放射性不做详细介绍。
1.3 质子放射性寿命的研究意义
通过研究质子的放射性，可以帮助我们获得质子滴线外原子核的核结构信息【6】，这对于进一步发展现有的建立在稳定核基础上的理论模型有着非常重要的作用。研究质子放射性还能欧帮助我们对原子核的变形，质量和结构等方面的理解，还可以为将来这方面的实验研究提供准确和快速的预言。已知自然界中一些元素的放射性半衰期，我们还可以通过测定这些元素的含量来推测年代，这对考古以及地质探测等方面有很大的帮助。
2 研究质子放射性寿命的理论方法
计算质子放射性寿命的半衰期，一般情况下是先计算出衰变宽度Γ，根据公式 ，即可求得半衰期 。衰变宽度，是反应原子核衰变速率的一项指标，指衰变核所处能级的自然宽度。衰变宽度Γ的定义：根据放射性衰变的量子理论，当原子核处于能量为E0的激发态时，并不意着E0是原子核的唯一确定的激发能，而代表激发能是处于以E0为中心具有一定宽度的能量范围内。原子核处于能量为E的态的概率随E的变化曲线在E=E0处有峰值，峰值的半宽度定义为衰变宽度Γ。
计算球形核质子放射性半衰期的方法主要有，DWBA方法，WKB半经典方法，两势方法；对于变形核，上述几种方法并不适用，则需要用到解耦合道薛定谔方程的方法；有人对两种核的质子放射性半衰期进行了分析和研究，提出了一个与实验值吻合的很好的新的计算方法，得到了球形核和变形核质子放射性寿命的新规律。本文将对这些方法一一进行介绍。