1、核物理研究及其应用的发展中科院近代物理研究所靳根明1、核物理学研究的对象及目的自然界物质结构层次对象原子核结构性质涉及的问题目的认识、掌握其规律，并加以应用目的认识、掌握其规律，并加以应用军事军事恒星演化恒星演化能源能源粒子物理粒子物理物质结构物质结构其它学科其它学科医疗医疗研究原子核的途径原子核反应 核子核子散射 基本核力 弹性散射 原子核大小，相互作用势 非弹性散射 能级位置,量子数,巨共振 转移和敲出 壳模型的细节 熔合反应 天体核过程 裂变反应 液滴模型本质 复合核形成 核的统计性质 多重碎裂 核物质相变，集体模型 相对论重离子碰撞 核的夸克结构 （介子，电子）3H + 2H 4He
2、+ n + 17.6 MeV48Ca + 244Pu289114+3n2、核物理研究进展中子数质子数稳定线稳定线原子核的组成质子和中子原子核的组成质子和中子原子核的性质及形状原子核的性质及形状稳定核放射性核（不稳定核） 放射性放射性裂变裂变 放射性放射性 放射性放射性 + +，- -缓发缓发裂变裂变质子放射性质子放射性重离子放射性重离子放射性 缓发缓发质子质子 缓发缓发中子中子(单,双)1896 Henri Becquerel，Marie Curie ，Ernest Rutherford 不稳定核的寿命不稳定核的寿命NN0et ln2/T不稳定核衰变一不稳定核衰变一半所需时间即为半所需时间即为
3、该放射性核的半该放射性核的半衰期，并衰期，并随原子随原子核离开稳定线的核离开稳定线的距离而越来越短。距离而越来越短。137Ba衰变曲线原子核的形状球形椭球梨形扁椭球简谐振动软液滴刚体转子原子核模型 液滴模型形变，裂变. 壳模型角动量，磁矩，形状 集体模型激发态能量系统性，角动量，磁矩，形状, 统一模型从更微观的角度描述当代核图像向原子核存在极限挑战 当代核物理的任务 同位旋质子和中子数 质量极限超重元素 自旋高速转动 温度(密度)高能量密度将对原子核的研究从点扩展到多维空间！温度转动速度中子质子比稳定原子核沿同位旋自由度的研究 新核素合成轻质量区达到中子和质子滴线放射性束流的产生放射性束流的产
4、生提供了有力工具！提供了有力工具！中国科学院近代物理研究所合成25种新核素重质量丰中子区175Er,185Hf,186Hf 208Hg,209Hg,197Os, 237Th,238Th,239Pa 九种新核素超铀缺中子区235Am新核素轻质量质子滴线区25P,65Se两种新核素, 滴线核69Kr的奇异衰变性质超重新核素259Db,265BhNZ轻 稀 土 质 子 滴 线 区121Ce,125Nd,128Pm,129Pm, 129Sm,135Gd,137Gd,139Tb,139Dy,142Ho,149Yb等11种新核素新的核结构晕结构12N,23Al,27P质子晕核候选者新的衰变模式 缓发中子缓
5、发中子 缓发质子缓发质子 缓发裂变缓发裂变 单质子衰变单质子衰变 双质子衰变双质子衰变pp衰变质子能量(1.154 0.015 MeV),总半衰期 (1.75+0.490.28 ms), 2p衰变分支比 (0.59 0.07), 2p部分半衰期 (3.0+0.90.6 ms).45Fe,48Ni的2p衰变研究45Fe：75 MeV/u 58Ni +natNi (240m)测量的 射线谱和2p衰变计数随时间的变化谱2个质子发射的时间顺序还不得而知！48Ni 得到2各事例能量1.35(2)MeV230Ac的缓发裂变阻断重元素合成的重要原因之一Fig. 1. The observed two fis
6、sion fragment tracks from -delayed fission of 230Ac (a) and (b). A track from natural background of fission fragment (c).-母核子核超重元素合成的途径 熔合反应利用一定能量的炮弹原子核轰击靶原子核，两者熔合在一起，形成一个新的原子，它的原子序数为弹核与靶核之和。新原子核有一定的激发能，一般通过发射中子退激发。48Ca 244Pu 289114 3n超重元素的合成现达到位置现达到位置Neutron number, N超重元素的鉴别设备超重元素的鉴别设备电磁分离设备放射性探测器重
7、核衰变探测器Si条位置灵敏探测器，Si条位置灵敏探测器组成的桶状探测系统GSI合成的Z112超重核的衰变链neutron number111112113114117115118116160162164166168170172174176178180182184152158156154Mt 266Db 262Db 263Sg 266Db 258Db 256Db 260Db 257Rf 260Rf 261Rf 262Rf 263Rf 259Rf 256Rf 255Rf 258Bh 261Bh 262Rf 257Db 261Sg 260Sg 261Sg 263Sg 259Bh 264BhHsDsSg
8、 258Lr 259No 258Lr 260No 259Lr 261Lr 262No 262No 260Lr 258No 257Lr 255No 254Lr 254No 253Lr 257No 256Lr 256No 255Md 257Fm 256Md 258Fm 257Md 259Md 260Fm 258Fm 259Md 256Fm 255Md 253Fm 252Md 252Fm 251Md 255Fm 254Md 254Fm 253Es 255Es 256Es 254Es 251Es 250Es 253Es 252Cf 255Cf 256Cf 253Cf 250Cf 249Cf 251Cf
9、 252Cf 254110/273110/271111/272CHART OF THE NUCLIDES NoMdFmEsCfproton number150DbRfLrNoMdFmEsCfZ = 114108Hs 267Hs 265Hs 264aaaaaa110/270Hs 266Sg 262112/2859.1539 sZ/AT1/2E (MeV)110/269Mt 268EC-SF112/277110/267MtHs 269Hs 270Sg 265Sgaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa108/275110/279106/271112/284112/282114/286114/28
10、710.01114/2889.95116/290115/288115/287113/284113/283111/280109/276107/272111/279109/2 57116/29110.8510.74112/285110/281114/2899.829.169.549.308.5310.0010.4610.5910.129.759.719.0210.3710.33105/26815 ms32 ms87 ms6.3 ms0.1 s0.15 s0.17 s0.72 s9.8 s16 h9.7 ms0.48 s0.1 s0.5 ms3.6 s0.18 s2.4 min9.6 s34 s0.
11、56 s0.63 s2.7 s0.16 s10.20112/2834.0 sa116/29210.6616 ms107/2 17116/29353 ms1.8 ms118/29411.65105/2671.2 h10.539.70104/268104/2672.3 h48238249Ca + U.Cf2085070Pb + Ti.ZnDubna 合成114、115、116、118超重核的衰变链 30天一天一个计数个计数265Bh107259Db105中科院近代物理所合成两个超重新核素259Db和265Bh进一步的发展发展放射性束流加速器系统，提供更多种类的丰中子炮弹核；更灵敏的超重核鉴别分离装
12、置；理论研究寻找新的反应机制，并给出较准确的预言。需要新生力量！高温下原子核的性质研究核物质相变核物质的相变（2）温度 (1.161010K)密度 （1039核子/cm3）夸克胶子等离子体气态裂变时标的研究发射时标(3.31023s)5.16.27.28.18.89.5温度(1.161010K)三、核物理的应用粒子物理天体物理恒星演化宇宙中的核合成过程恒星诞生、发展、死亡与核反应的关系Th、U等重核如何形成反应截面测量能源裂变能源U，Th裂变洁净能源 高能强流质子中子靶裂变靶聚变能源 磁约束D+T聚变 重离子惯性约束聚变生命科学核医学核磁共振成像2003年医学诺贝尔奖正电子湮灭成像X-射线成像
13、发射治疗肿瘤重离子治癌硼中子治疗植入放射性治疗总 结 在最近十几年中在研究极端条件下的原子核的性质方面得到了迅速的发展，使核版土迅速扩张，并发现了许多新的现象，对粒子物理、天体物理、生命科学、能源，以及其它许多学科都有很重要的影响。但是，还有许多问题未解决，需要许多人的长时期研究。因此，希望在座的同学能够在不远的将来加入核物理研究的行列！极端相对论重离子碰撞 探寻夸克胶子等离子体Baryonic Potential B MeVChemical Temperature Tch MeV020025015010050020040060080010001200AGSSISSPSRHICquark-gluon plasma hadron gasneutron starsearly universethermal freeze-outLattice QCDatomic nuclei1MeV=1.161010K
