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项目简介:  

放射性核束物理和核天体物理是当前核基础科学重要的前沿领域之一。放射性核束物理研究拓展了原子核同位旋自由度,发现了原子核晕结构和壳结构幻数演化的新现象。核天体物理是研究宏观世界的天体物理与研究微观世界的核物理相结合形成的交叉学科,放射性核的反应截面和衰变特性是当前核天体物理研究的重点方向之一。

通过在HI-13串列加速器上建成的我国第一个放射性次级束流实验装置上十多年的研究工作,结合国际合作,开创和发展了利用低能次级束进行放射性核束物理与核天体物理研究的新领域,并在国际核天体物理学界占有了一定的地位。

代表性的研究成果有:

首次利用渐进归一化常数方法确定了产生高能太阳中微子的7Be(p,g)8B反应的截面,为这个有重要天体物理意义的数据提供了独立的交叉检验;在国际上首次从实验上证实了6Li第二激发态具有质子-中子晕结构;在德国GSI实验室利用40Ti的衰变实验,测量了40Ar吸收太阳中微子截面;在国际上首次通过实验确定了对超新星爆发快速中子俘获过程和大爆炸原初核合成有重要意义的8Li(n,g)9Li反应率;确定了核天体物理高温pp链重要反应11C(p,g)12N的S因子和反应率,否定了以前直接辐射俘获贡献可以忽略的理论预言;利用镜像核的电荷对称性,系统研究了短寿命不稳定核的(p,g)天体物理反应率;系统测量了在各种金属、半导体和绝缘体中d(d,p)t反应电子屏蔽势的变化;建立了核天体物理网络方程计算程序并实际应用于核合成的计算。项目主要完成人负责加拿大E983核天体物理实验计划。所获得的研究成果具有一定的国防应用价值。

研究工作获973项目、多项国家自然科学基金和国防基础研究项目的支持,在Phys. Rev. Lett.、 Phys.Lett. B和Phys. Rev. C等重要期刊上发表SCI文章30余篇,其中10篇代表性论文被Rev. Mod. Phys.等期刊他引80余次。研究成果获2006年度国防科技进步2等奖。

主要发现点:

1.通过测量转移反应的角分布,导出渐进归一化常数或核谱因子,间接确定了天体物理能区若干不稳定核的辐射俘获截面,克服了直接测量所面临的束流强度弱、截面小的难题[代表性论文1,5,6],学科分类:低能核反应。

2.在国际上首次利用7Be放射性核束测量了7Be(d,n)8B反应的角分布,并采用渐进归一化常数方法间接定出了产生高能太阳中微子的7Be(p,g)8B反应截面,为这个重要天体物理数据提供了独立的交叉检验[代表性论文1],学科分类:交叉及边缘学科。

3.利用6He放射性核束测量了6He(p,n)6Li反应的角分布,通过实验数据与有无晕结构的核子密度分布计算结果的比较,在国际上首次证实了6Li第二激发态是一个以a为核芯的中子-质子晕态的理论预言[代表性论文2],学科分类:重粒子核物理学,低能核反应。

4.通过40Ti b-缓发质子衰变的测量,并利用镜像对称性,得出了40Ar吸收太阳中微子的截面(是国际权威学者J. Bahcall预言值的四倍),该结果刻度了用于探测中微子振荡的意大利ICARUS探测器[代表性论文3,4],学科分类:重粒子核物理学,交叉及边缘学科。

5.在中子辐射俘获反应截面计算中有创新:应用体积分限制光学势的理论处理方法,通过已知实验数据确定体积分常数。解决了核谱因子法计算中几何参数不确定的难题,将截面结果的理论误差降低到最低限度,在国际上首次得出了8Li(n,g)9Li的反应率[代表性论文5],学科分类:低能核反应。

6.在放射性核束转移反应测量中,通过在反应靶前后角分别放置环形探测器,利用轻重粒子符合提高粒子鉴别能力,大大降低了测量本底,在国际上首次测出了8Li(d,p)9Li反应的角分布,通过在已有放射性束流实验装置上安装速度选择器,增加了放射性束流的纯度和品种,拓展了研究潜力[代表性论文5],学科分类:重粒子核物理学。

7.利用11C放射性核束测量了11C(d,n)12N反应的角分布,确定了核天体物理高温pp链重要反应11C(p,g)12N的S因子和反应率,否定了以前直接辐射俘获贡献可以忽略的理论预言[代表性论文6],学科分类:低能核反应,交叉及边缘学科。

8.利用镜像核的电荷对称性,系统研究了短寿命不稳定核的(p,g)天体物理反应率[代表性论文7],学科分类:重粒子核物理学。9. 在天体物理能区d(d,p)t反应电子屏蔽效应研究中有重要贡献。系统测量了在各种金属、半导体和绝缘体中电子屏蔽势的变化[代表性论文8,9],学科分类:重粒子核物理学。10. 初步建立了核天体物理网络计算程序。通过与实验数据相结合,给出了放射性束流18F引起的 (p,g)和(p,g)的天体物理反应率 [代表性论文10],学科分类:交叉及边缘学科。

主要完成人:

1.   柳卫平

1.次级放射性束装置的主要创建人之一,主持973项目、杰出青年基金、国防基础研究等项目和国际合作;提出各阶段研究方向;

2.在国际上首次测量了7Be(d,n)8B反应的角分布,并采用渐进归一化常数方法间接得出了太阳中微子的7Be(p,g)8B反应截面,为这个重要天体物理数据提供了独立的交叉检验(发现点1,2);

3.通过40Ti b-缓发质子衰变的测量,并利用镜像对称性,得出了40Ar吸收太阳中微子的截面,该结果刻度了用于探测中微子振荡的ICARUS探测器(发现点4);

4.测量了11C(d,n)12N反应的角分布,确定了高温pp链重要反应11C(p,g)12N的S因子,否定了直接辐射俘获贡献可忽略的理论预言(发现点7)。

5.本人在项目执行期间投入工作量超过80%。

2.   李志宏

1.全面负责了6He、 8Li等实验工作、数据处理和理论分析,负责相关自然科学基金项目;2.利用6He放射性核束测量了6He(p,n)6Li反应的角分布,通过实验数据与有无晕结构的核子密度分布计算结果的比较,在国际上首次证实了6Li第二激发态是一个以a为核芯的中子-质子晕态的理论预言(发现点2);3. 在中子辐射俘获反应截面计算中利用创新方法解决了核谱因子法计算中几何参数不确定的难题,将截面结果的理论误差降低到最低限度,在国际上首次得出了8Li(n,g)9Li的反应率(发现点1,4);4. 利用镜像核的电荷对称性,系统研究了短寿命不稳定核的(p,g)天体物理反应率(发现点8)。5.本人在项目执行期间投入工作量超过90%。

3.   白希祥

1.HI-13串列加速器次级放射性束装置的主要创建人之一,对项目组研究方向的把握、实验方案的制定和研究成果的总结起了很重要的作用;

2.负责完成了放射性核束物理重点基金;

3.全面参与了项目组的各项实验研究工作,并筹划了次级束流实验装置的改进(发现点1-3,6)。

5.本人在项目执行期间投入工作量超过70%。

4.   连钢

1. 主要负责各项实验的准备和实施,完成了速度选择器的设计及安装调试工作;与德国鲁尔大学合作进行了低能聚变反应中的电子屏蔽效应实验;

2. 在天体物理能区d(d,p)t反应电子屏蔽效应研究中有重要贡献。系统测量了在各种金属、半导体和绝缘体中电子屏蔽势的变化(发现点9);

3. 通过在已有放射性束流实验装置上安装速度选择器,增加了放射性束流的纯度和品种,拓展了研究潜力(发现点6)。

4. 本人在项目执行期间投入工作量超过65%。

5.   陈永寿

1.初步建立了核天体物理网络方程及其核数据库理论软件系统,并用于核天体物理研究。

2.负责完成核天体物理重点基金项目。

3.通过与实验数据相结合,给出了放射性束流18F引起的 (p,a)和(p,g)的天体物理反应率(发现点10)。

4. 本人在项目执行期间投入工作量超过70%。

10篇代表性论文:

1.   Angular Distribution for the 7Be(d,n)8B at Ec.m. = 5.8 MeV and the S17(0) Factor for the 7Be(p,g)8B Reaction Phys. Rev. Lett., 77(1996)611

2.   First Observation of Neutron-Proton Halo Structure for the 3.563 MeV 0+ State in 6Li via 1H(6He,6Li)n Reaction, Phys. Lett. B, 527(2002)50

3.   b-decay of 40Ti?, Z. Phys. A, 359(1997)1

4.   Beta-decay of 40Ti and 41Ti and Implication for Solar-Neutrino Detection, Phys. Rev. C, 58(1998)2677

5.   The 8Li(d,p)9Li reaction and the astrophysical 8Li(n,g)9Li reaction rate, Phys. Rev. C, 71(2005)052801R

6.   Determination of 11C(p,g)12N Astrophysical S-factor via Measurement of 11C(d,n)12N Reaction, Nucl. Phys. A, 728(2003)275

7.   The 8Li(d,p)9Li reaction and astrophysical 8B(p,g)9C reaction rate, Nucl. Phys. A, 761(2005)162

8.   Electron screening in d(d, p)t for deuterated metals and the periodic table,Physics Letters B 547(2002) 193

9.   Enhanced electron screening in d(d,p)t for deuterated metals,Eur. Phys. J. A 19 (2004) 283

10.  New astrophysical reaction rates for 18F(p,a)15O and 18F(p,g)19Ne, Chin. Phys. Lett., 20(2003)1470

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