摘要超重核的合成是当今核物理的前沿课题之一，超重元素的合成对核物理、化学和能 源、天体物理等研究领域都将产生深远的影响。其中衰变是超重核主要的衰变模式， 也是目前实验上所能观测到的超重核的主要信息。本文着重介绍借助于结团模型，根 据量子遂道效应，结合 WKB 半经典近似计算方法和玻尔-索末菲量子化条件，计算衰变宽 度，从而得到 alpha 衰变半衰期。我们首先计算了中质量区域 N<126 的原子核的 alpha 衰变半衰期，发现所得计算结果和实验值符合的较好，同时我们对壳效应也作了些讨论。 在此基础上，我们将研究对象推广到了超重核，发现 alpha 衰变半衰期的计算值和已有 的实验数据也较好的符合，进一步验证了我们理论方法的合理性和可靠性。79969

毕业论文关键词 衰变；半衰期；超重核；结团模型

毕 业 设 计 说 明 书 外 文 摘 要

Title Preliminary Research on Lifetime of Super Heavy Nuclei

Abstract Nowadays,synthesis of super-heavy nuclei is one of hot topics in the field of nuclear physics。As well,the synthesis of super heavy element has a profound impact on nuclear physics,chemistry and energy,astrophysics。Moreover,alpha decay is not only a main decay model of super heavy nuclei but also main information on super heavy nuclei investigated by experiments for the time being。According to the quantum-tunneling effect and the Bohr-Sommerfeld quantization condition,we calculate decay width so that we obtain the alpha decay half-life。To begin with,we calculate alpha decay half-lives of the nuclei with neutron number N<126。We find the calculated alpha decay half-lives are in great agreement with the experimental data for even-even nuclei and discuss shell effect to some extent。In addition, the studied subjects are extended to super heavy nuclei and the agreement between theory and experiment is achieved, which further validates the rationality and reliability of our theoretical methods。

Keywords Alpha decay;Decay lifetime;Super heavy nuclei;Cluster model

本科毕业设计说明书 第 I 页

目 次

1 引言 1

1。1 核衰变与其相关物理量 2

1。2 α衰变 4

2 α衰变半衰期的计算 9

2。1 α衰变半衰期的计算过程和方法 9

2。2 α衰变半衰期的计算结果以及讨论 11

结 论 18

致 谢 19

参 考 文 献 20

1  引言

从上世纪 50 年代开始，核物理学家们发展了原子核壳模型理论，预言质子或中子为幻数 的原子核具有特别的稳定性，理论预告，在远离半岛的不稳定海洋中，在 Z≈114 附近（双幻 数核）的原子核将具有很高的稳定性，围绕它可能存在着由成百个超重元素核组成的一个“稳 定岛”。现在人们正在努力“登岛”，这些岛上的核被称为超重核。

人们已经发现不稳定的基态核有以下几种衰变模式：α衰变，β衰变， γ衰变，自发裂变 等，其中对于质子数大于 52 的核α衰变是最重要的衰变模式之一。观测基态核的α衰变可以提 供关于核结构的可靠信息，例如基态能，基态寿命，以及核的宇称和自旋等信息。更重要的 是，目前在核物理中从未知核到已知核的α衰变链是鉴别超重新元素和新核素的主要方法。因 此对超重核α衰变的研究显得尤为重要。到目前为止，元素周期表中四百多个核素都有α衰变。 近年来，由于放射性核和低温下新的检测技术的发展，人们对α衰变再次产生了兴趣。多亏了 这些发展，对于研究核结构、壳层效应、有效核反应以及核变形等，α衰变是一个强有力的工 具。从理论方面来说，原子核的α衰变问题是量子势垒穿透问题，在 1928 年伽莫夫首次给出 其理论解释。伽莫夫所作的这种先驱性工作证实了可以用量子力学解释核现象，并且将量子 力学应用于多体系统中。更重要的是，许多理论的计算方法就可以用于预测α衰变宽度，提取 核结构信息。这些研究都是基于多种多样的理论模型，例如：壳层模型，集体模型，结团模 型等等。在这些计算方法中，WKB 半经典近似方法对这种计算穿透概率最为合适，也是最有 效的[17]。基于上面，我们发现，现在人们通过研究放射性核素的α衰变，应用较科学的理论 模型，再基于量子力学以及采用合适的计算方法，计算粒子穿透概率并估算出新合成的超重 核以及预测尚未合成的超重核α衰变的半衰期等特征物理量，并与实验结果进行比较来检测模 型的可靠性。