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晕核是在放射性核束实验中发现的一种奇异核结构。晕核的发现改变了人们对核结构的传统认识,开辟了核物理研究的新领域。
本文通过渐近归一化系数(ANC)方法、相对论平均场(RMF)理论和Woods-Saxon平均场模型,对轻核区的原子核的奇异结构进行了比较系统的研究,确认了一些原子核的晕或皮结构,发现了轻核区的镜像核奇异结构遵循的三个重要规律,并对这些规律进行了定性分析和定量计算,发现库仑相互作用在质子晕形成过程中起着重要作用。主要取得下列研究成果:
利用ANC方法计算了轻核区两对镜像核17O-17F和17N-17Ne的价核子处于核外的几率和密度分布的均方根半径,结果表明17F的第一激发(1/2)+态是质子晕态,17Ne的基态是双质子晕态;17F和l7Ne的价质子比170和17N的价中子弥散更大。
利用RMF理论研究了五对镜像核170.17F、26Na-26P、27Mg-27P、28A1-28P和29Si-29P的2s1/2态的性质,发现轻核区镜像核中存在三条重要规律:(1)同一对镜像核中,价质子的弥散比价中子的更大;(2)每对镜像核的价核子均方根半径的差别随着质量数的增加逐渐减少;(3)价中子和价质子的均方根半径与物质半径之比都随着质量数的增加近似地呈线性减小。还利用RMF理论定性分析了库仑相互作用对价质子弥散的两个相反的效应,即能级移动和库仑位垒,发现当质量数比较小的时候,能级移动的贡献比库仑位垒的贡献大:但随着质量数的增加,库仑位垒对价质子弥散的阻碍作用逐渐变得明显;当A≈39时,这两种效应基本相互抵消,库仑相互作用在质子晕形成中的作用消失。另外,利用RMF理论研究了28Mg-28S和29A1-29S的性质,发现库仑效应对双价质子的弥散与对单质子的弥散起着同样重要的作用。
利用Woods-Saxon平均场定量研究了库仑相互作用的两个效应对17F、21Na、26Na、26P、27P、28P和29P的价质子弥散的贡献,与RMF理论得到的规律基本一致。另外,利用Woods-Saxon平均场研究了17Ne的双质子晕形成中库仑相互作用的影响,发现库仑相互作用对双质子晕的形成和对单质子晕的形成都起重要作用。
利用RMF理论系统地研究了P和S同位素链26-35P和27-36S的晕结构,结果表明价核子的弥散程度随质量数的增大而减小;26.27P和27S具有质子晕结构,28,29S具有质子皮结构。
本研究结果提供了在库仑效应起重要作用情况下的核结构的新知识,对预言新的晕核和研究晕结构的形成机制有一定的意义。