豐中子同位素

位素的中子數N與質子數Z之比N/Z有一個範圍，N/Z高於該範圍上限的同位素中子過多，稱為豐中子同位素，它們具有β-放射性：在N/Z對質量數A所作的圖上，天然存在的穩定核素位於一條狹長帶（β穩定線）中。凡N/Z位於β穩定線之上的核素都是豐中子的。

基本介紹

• 中文名：豐中子同位素
• 外文名：Neutron-rich isotopes
• 套用：同位素探測
• 學科：核化學

概念

A～100豐中子核區遠離β穩定線，通過對其碎裂的順發Y譜的研究可以得到一系列這個核區的微觀結構特徵：系統性的形變變化特徵，大的四級形變的瞬間突變，超變形基態和各全同帶，還有三軸超形變，形狀相交，單粒子和集體運動，新的準粒子帶等。在這個區域，價核子開始填充g_9/2質子軌道和h_11/2尼中子軌道，核結構對於組態的單粒子能級的占據非常敏感，原子核的能譜性質隨著中子數和質子數的變化而相應變化。該區域具有非常重要的特性：Z=40的滿殼效應，N=56的亞球殼層和N≥60核區的基態大形變。Sr和Zr同位素鏈能級結構不僅體現形狀共存，而且存在(Z，N=40，56)的亞球形殼層與(Z，N=38，60)的大形變殼層及N=58的球形核到N=60的大形

變核的突變。在中子數為N=58和59的Sr和Zr同位素中觀測到突然出現的大形變激發態和近球形的基態共存的現象，隨著中子數的增加，由於Z=38，40和N=60殼的共同作用的增強，將會有大的基態形變的出現。比如，在Sr和Zr核將出現形狀共存和組態混合現象；Sr核在2態時的形變是所有中重偶偶核中最大的；Zr核

具有除Sr核之外的最大的變形的2態。對於Sr和Zr同位素中的偶偶核，它們的基態轉動帶的的轉動慣量都比較大，換句話說，在這些核中，對關聯相對比較弱。而且，在這些同位素核中，也觀察到了更多的新的高自旋暈態能級，準粒子帶。

豐中子同位素套用

重豐中子同位素Th半衰期測定

用60 MeV/u O離子轟擊天然鈾靶，通過多核子轉移反應產生重豐中子同位素Th。使用改進的相對快的分離釷的放射化學流程，從大量鈾和複雜反應產物混合物中分離釷，用高純鍺（HPGe）探測器聯同多道分析器對化學分離的釷樣品做離線γ射線譜學研究。通過對Th子體Pa（半衰期8.7min）的853.7keVγ射線的生長-衰變曲線的分析，確定Th的半衰期為4.69 0.60min。

豐中子氮同位素β-衰變的理論研究

遠離穩定線的原子核通常都會發生β衰變，因此β衰變是用來研究奇特核的有效方法。豐中子核可以發生β衰變，甚至可以發生β緩發中子發射或β緩發α衰變等。β衰變按照發射粒子的自旋性質可以分為Fermi躍遷和Gamow-Teller躍遷，其中Gamow-Teller躍遷敏感地依賴於原子核的結構特點，與子母核的初態和末態的自旋宇稱相關，與初末態的波函式相似程度相關。Gamow-Teller躍遷在理論和實驗方面都有重要的意義。

豐中子錳同位素的殼模型計算

殼模型是原子核結構理論中最為微觀和基礎的模型。 基於球形基矢的大規模殼模型計算被廣泛地套用於 pf 殼豐中子核素的結構研究。 對於pf殼 Z 28的核素而言，隨著中子數 N 的增大並逐漸靠近 N = 40 時，其結構將明顯地受到中子激發到 pf殼之上g_9/2 軌道甚至是d_5/2 軌道的影響。一些典型的適用於該核區較輕核素的 pf 殼相互作用，如 GXPF1、KB3、 FPD6 等已無法討論與中子g_9/2 軌道激發相關的結構問題。因而，發展超越 pf 殼模型空間的有效相互作用，成為該核區大規模球形殼模型計算的重要課題。 Lenzi等利用在 pfg_9/2d_5/2 的模型空間下建立

58;60Mn 實驗上的正宇稱能級與兩種殼模型計算的比較

的一個混合型的有效相互作用 LNPS，研究了 Z28的偶偶核豐中子同位素的低激發態，成功地預言了由於中子 g_9/2 軌道和 d_5/2 軌道的闖入，使得體系集體性突然增強，在N=40閉殼附近形成所謂的反轉島。Coraggio等基於多體微擾理論，利用 V_low-k方法重整高精度的 CD-Bonn 核核散射勢，得到的有效相互作用，分別在截斷的 pfg_9/2 和 pfg_9/2d_5/2 兩種模型空間下系統比較了Z28， N = 28 - 40 不同核素同位素鏈的低激發態和 E2 躍遷，強調了中子 d_5/2軌道激發在該豐中子核區的重要性。而文獻則利用 pf殼的 GXPF1Br 相互作用與來源於中心力、張量力的 V_MU相互作用所共同決定的有效相互作用，在一個截斷的 pfg_9/2d_5/2 模型空間下考察了 N35， Fe 和 Cr 豐中子同位素從低級激發到高自旋的正負宇稱態，並指出一中子的 g_9/2 激發對於增強體系長橢形變具有重要作用。