丰中子同位素

化学化工名词

位素的中子数N与质子数Z之比N/Z有一个范围，N/Z高于该范围上限的同位素中子过多，称为丰中子同位素，它们具有β-放射性：在N/Z对质量数A所作的图上，天然存在的稳定核素位于一条狭长带（β稳定线）中。凡N/Z位于β稳定线之上的核素都是丰中子的。

概念

A～100丰中子核区远离β稳定线，通过对其碎裂的顺发Y谱的研究可以得到一系列这个核区的微观结构特征：系统性的形变变化特征，大的四级形变的瞬间突变，超变形基态和各全同带，还有三轴超形变，形状相交，单粒子和集体运动，新的准粒子带等。在这个区域，价核子开始填充g9/2质子轨道和h11/2尼中子轨道，核结构对于组态的单粒子能级的占据非常敏感，原子核的能谱性质随着中子数和质子数的变化而相应变化。该区域具有非常重要的特性：Z=40的满壳效应，N=56的亚球壳层和N≥60核区的基态大形变。Sr和Zr同位素链能级结构不仅体现形状共存，而且存在(Z，N=40，56)的亚球形壳层与(Z，N=38，60)的大形变壳层及N=58的球形核到N=60的大形

变核的突变。在中子数为N=58和59的Sr和Zr同位素中观测到突然出现的大形变激发态和近球形的基态共存的现象，随着中子数的增加，由于Z=38，40和N=60壳的共同作用的增强，将会有大的基态形变的出现。比如，在98Sr和100Zr核将出现形状共存和组态混合现象；102Sr核在2+态时的形变是所有中重偶偶核中最大的；104Zr核

具有除102Sr核之外的最大的变形的2+态。对于Sr和Zr同位素中的偶偶核，它们的基态转动带的的转动惯量都比较大，换句话说，在这些核中，对关联相对比较弱。而且，在这些同位素核中，也观察到了更多的新的高自旋晕态能级，准粒子带。

丰中子同位素应用

重丰中子同位素Th半衰期测定

用60 MeV/u 18O离子轰击天然铀靶，通过多核子转移反应产生重丰中子同位素237Th。使用改进的相对快的分离钍的放射化学流程，从大量铀和复杂反应产物混合物中分离钍，用高纯锗（HPGe）探测器联同多道分析器对化学分离的钍样品做离线γ射线谱学研究。通过对237Th子体237Pa（半衰期8.7min）的853.7keVγ射线的生长-衰变曲线的分析，确定237Th的半衰期为4.69 0.60min。

丰中子氮同位素β-衰变的理论研究

远离稳定线的原子核通常都会发生β衰变，因此β衰变是用来研究奇特核的有效方法。丰中子核可以发生β-衰变，甚至可以发生β缓发中子发射或β缓发α衰变等。β衰变按照发射粒子的自旋性质可以分为Fermi跃迁和Gamow-Teller跃迁，其中Gamow-Teller跃迁敏感地依赖于原子核的结构特点，与子母核的初态和末态的自旋宇称相关，与初末态的波函数相似程度相关。Gamow-Teller跃迁在理论和实验方面都有重要的意义。

丰中子锰同位素的壳模型计算

壳模型是原子核结构理论中最为微观和基础的模型。基于球形基矢的大规模壳模型计算被广泛地应用于 pf 壳丰中子核素的结构研究。对于pf壳 Z 28的核素而言，随着中子数 N 的增大并逐渐靠近 N = 40 时，其结构将明显地受到中子激发到 pf壳之上g9/2 轨道甚至是d5/2 轨道的影响。一些典型的适用于该核区较轻核素的 pf 壳相互作用，如 GXPF1、KB3、 FPD6 等已无法讨论与中子g9/2 轨道激发相关的结构问题。因而，发展超越 pf 壳模型空间的有效相互作用，成为该核区大规模球形壳模型计算的重要课题。 Lenzi等利用在 pfg9/2d5/2 的模型空间下建立

的一个混合型的有效相互作用 LNPS，研究了 Z28的偶偶核丰中子同位素的低激发态，成功地预言了由于中子 g9/2 轨道和 d5/2 轨道的闯入，使得体系集体性突然增强，在N=40闭壳附近形成所谓的反转岛。Coraggio等基于多体微扰理论，利用 Vlow-k方法重整高精度的 CD-Bonn 核核散射势，得到的有效相互作用，分别在截断的 pfg9/2 和 pfg9/2d5/2 两种模型空间下系统比较了Z28， N = 28 - 40 不同核素同位素链的低激发态和 E2 跃迁，强调了中子 d5/2轨道激发在该丰中子核区的重要性。而文献则利用 pf壳的 GXPF1Br 相互作用与来源于中心力、张量力的 VMU相互作用所共同决定的有效相互作用，在一个截断的 pfg9/2d5/2 模型空间下考察了 N35， Fe 和 Cr 丰中子同位素从低级激发到高自旋的正负宇称态，并指出一中子的 g9/2 激发对于增强体系长椭形变具有重要作用。

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