第３３卷 第５期 Ｖｏ１．３ ３ Ｎｏ．５ 西南师范大学学报（自然科学版） Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ Ｃｈｉｎａ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｉｔｉｏｎ） ２００８年１Ｏ月 Ｏｃｔ． ２００８ 文章编号：１０００—５４７１（２００８）０５—００５１—０３ 超重核素２盯１ １ ５及其 衰变链的基态性质 支启军 ， 吉世印。 １．贵州师范大学物理与电子科学学院，贵阳５５０００１；２．黔南民族师范学院物理系，贵州都匀５５８０００ 摘要：用宏观一微观模型和相对论平均场模型考察研究了最近在俄罗斯研究合成的新核素。。 １１５及其ａ衰变链上 的原子核的基态性质．研究表明宏观一微观模型对新核素。”ｌ１５及其衰变链上原子核的结合能和 衰变能的理论计 算结果与实验数据符合，也十分接近相对论平均场模型的计算结果．此外，讨论了宏观一微观模型和相对论平均场 模型在研究超重核区的差异． 关键词：超重核；ａ衰变链；基态 文献标识码：Ａ 中图分类号：０５６２．１ 在实验上合成新的超重核素是当前核物理研究的一个非常活跃的问题．随着原子核系数的增大，由于 库仑力的作用，原子核寿命会越来越短，相应的这些原子核会越来越不稳定，因此，在实验上合成超重核 的难度很大．近年来，超重核的合成取得了重要的进展ｕ Ｊ．１９９４—１９９６年，德国的ＧＳＩ实验室的Ｈｏｆ－ ｍａｎｎ等人合成了１１０，１１１和１１２号元素ｕ ．１９９９年，俄国的Ｏｇａｎｅｓｓｉａｎ等人通过热融合技术合成了１１４ 号元素．一年以后，通过相同的实验技术他们又合成了ｌ１６号元素．２００４年，日本ＲＩＫＥＮ的核物理学家们 重复了当初在德国ＧＳＩ上合成Ｚ一１１Ｏ和Ｚ一１１１核素的实验并取得了成功，进而验证了新核素Ｚ一１１Ｏ和 Ｚ一１１１ Ｊ．在此基础上，他们还报道发现了新元素Ｚ：１１３的一个同位素卵 １１３．事实上，在此之前，德国 ＧＳＩ的科学家也试图合成ｚ—ｌｌ３的新核素，但是失败了．最近，俄国的Ｄｕｂｎａ实验室取得了重要的进展． 在２００５年，他们报道发现了Ｚ＝１ｌ３的新核素，同时还报道了ｚ一１１５的新核素，意味着ｚ一１１５新元素的 发现 ．２００６年，Ｏｇａｎｅｓｓｉａｎ小组报道了他们合成了Ｚ一１１８的新核素．在合成超重核素的研究中 ］，中国 的核物理学家们也作出了应有的贡献，中国的兰州近代所先后分别合成了几个新的同位核素 ］．到目前为 止，ｌ１８以下的超重核素（除了Ｚ一１１７外）已经被人们实验上成功合成，ｚ一１１７将是下一个物理学家门实 验合成的目标． 新核素的合成和实验的发展，积累了一些有关超重核的实验数据．这些数据对于检验各种理论模型在 超重核区域的有效性和可靠性具有重要的作用．一方面他可以检验各种模型的可靠性和有效性，进而推动 理论模型的发展，提供更加准确的预测，另一方面可以检验各种模型的预言能力和在一定程度上检验和估 计实验的有效性，使理论和实验相互验证，相互促进．在前面的工作中，我们用宏观一微观模型系统的计、 算和研究了超重核区的原子核的性质，检验了宏观一微观模型和相对论平均场模型中的有效性和可靠 性 ．本文将在俄国Ｄｕｂｎａ实验室关于 盯ｌｌ５的实验数据的基础上，研究各种理论模型在描述Ｚ一１ｌ５及 其ａ衰变产物性质上的有效性和可靠性． １计算结果及讨论 有关宏观一微观模型及相对论平均场的计算方法在先前的文献中已经有详细的讨论和叙述 川．因此， 收稿日期：２００７—１１—１２ 基金项目：国家自然科学基金资助项目（１０８６５００４）． 作者简介：支启军（１９７９一），男，贵州普定人，博士，副教授，主要从事理论核物理方面的研究 ５２ 西南师范大学学报（自然科学版） 投稿网址ｈｔｔｐ：／／ｘｂｇｊｘｔ．ＳＷＵ．ｅｄｕ．ｃｎ 第３３卷 本文不给出计算的具体细节，只给出主要的计算结果和讨论． 表１给出的的是 １１５及其ｏｃ衰变链上的原子核的结合能和相应的实验数据．表Ｉ中第一列代表相应 的核素，第２—５列分别代表相对论平均场下ＴＭＡ参数和ＮＬ—Ｚ２参数计算的原子核的结合能和ａ衰变 能 ．表６—９列代表的是宏观微观模型的理论计算结果．其中Ｃａｌ（Ｎｉｌｓｓｏｎ）代表的是我们采用Ｎｉｌｌｓｏｎ势 的计算结果，Ｍｏｉｌｅｒ代表的是取自Ｍｏｌｌｅｒ及其合作者计算的原子核质量表 ．结合能的实验数据取自Ａｕ— ｄｉ等人２００，３的原子核质量表 ，由于超重核的实验结合能匮乏，因此表中结合能的实验值为估计值．ａ衰变 能的实验值取自Ｄｕｂｎａ最近的实验 ．表中的Ｂ代表结合能，Ｑ代表ａ衰变能，他们的单位都是ＭｅＶ． 表１ 相对论平均场和宏观一微观模型计算的结合能和ｑ衰变能与实验数据的比较 ＭｅＶ 从表１可以看出，宏观微观模型计算的结合能与实验数据符合．相对误差不超过０．２ ，作为一种理论 模型，这样的符合程度是比较好的．另一方面，表１列出的实验结合能实际是根据实验上原子核质量的趋 势所估计出来的估计值．因此，从这个角度来说，宏观一微观模型的计算结果与实验数据符合，相对论平均 场计算的结合能与实验值和宏观一微观模型的计算结果符合也比较好．相对来说，采用Ｎｉｌｓｓｏｎ势的宏观微 观模型的计算结果更加接近实验值，相对论平均场的两套参数给出一个稍大和稍小的理论结果．就整体而 言，相对论平均场模型和宏观～微观模型都能给出与实验估计值接近的结合能． 从表１还可以看出，各种理论模型近似地给出了朋 １１５及其衰变链上的原子核的ｏｃ衰变能，宏观一微观 模型给出与实验数据符合相对稍好的计算结果．为了更加清晰地看出这一点，在图１中，我们画出了核 素粕 １ｌ５及其衰变链上原子核的ａ衰变能．在图１可以清楚地看见，采用Ｎｉｌｓｓｏｎ势的宏观微观模型很好的 给出了实验上的结果，采用不同势的宏观微观模型的计算结果之间符合比较好，相对于其他模型，宏观微 观模型给出船 １１５及其衰变链上原子核的相对准确的ａ衰变能． 图２是用Ｖｉｏｌａ－Ｓｅａｂｏｒｇ公式 叫估计原子核的半衰期．在图２中，与ａ衰变能类似，采用Ｎｉｌｓｓｏｎ势的宏观 微观模型很好的给出了实验上的结果，采用不同势的宏观微观模型的计算结果之间符合比较好，相对于其他 模型，宏观微观模型给出糯 １１５及其衰变链上原子核的稍许准确的半衰期．值得注意的是，图２取的是半衰期 的对数，折合到原子核的真正寿命的话，不同模型之间的差距会在几个数量级，这是由于半衰期非常敏感依赖 于结合能和ａ衰变能的缘故．因此，对结合能和ａ衰变能的准确理论预言对于原子核寿命的预测显得非常重 要，而寿命直接影响到原子核的稳定性和在实验上的可观测性． ＞ ＼ 口 质子数Ｚ 质子数Ｚ 图１。 １１５及其衰变链上 图２。。 １１５及其衰变链上 原子核的ａ衰变能比较图 原子核的半衰期比较图 第５期 支启军，等：超重核素 １１５及其ａ衰变链的基态性质 ５３ ２ 结 论 利用宏观一微观模型计算了核素。。 １１５及其ａ衰变链上原子核的ａ衰变能和半衰期．将理论计算结果和 其他的宏观一微观模型结果、相对论平均场模型的计算结果以及实验数据进行了详细的比较．结果表明：宏 观一微观模型的计算结果与实验数据符合较好，也与其他模型的计算结果符合．宏观一微观模型对超重核 素 盯１１５及其ａ衰变链的衰变能和寿命的理论预言比其他模型稍好，这对将来合成超重核新核素的实验具 有重要的理论指导意义． 参考文献： ［１］Ｈｏｆｍａｎｎ Ｓ，Ｍｕｎｚｅｎｂｅｒｇ Ｇ．Ｔｈｅ Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ ｏｆ ｔｈｅ Ｈｅａｖｉｅｓｔ Ｅｌｅｍｅｎｔｓ［Ｊ］．Ｒｅｖ Ｍｏｄ Ｐｈｙｓ，２０００，７２：７３３—７６７． ［２３ Ｍｏｒｉｔａ Ｋ，Ｍｏｒｉｍｏｔｏ Ｋ Ｋ，Ｋａｊｉ Ｄ，ｅｔ ａ１．Ｓｔａｔｕｓ ｏｆ Ｈｅａｖｙ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｕｓｉｎｇ ＧＡＲＩＳ ａｔ ＲＩＫＥＮ［Ｊ］．Ｎｕｃｌ Ｐｈｙｓ Ａ， ２００４，７３４：１０１—１０８． ［３３ Ｏｇａｎｅｓｓｉａｎ Ｙｕ Ｔｓ，Ｕｔｙｏｎｋｏｖ Ｖ Ｋ，Ｄｍｉｔｒｉｅｖ Ｓ Ｎ，ｅｔ ａ１．Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ Ｅｌｅｍｅｎｔｓ １１５ ａｎｄ １１３ ｉｎ ｔｈｅ Ｒｅａｃｔｉｏｎ。‘。Ａｍ＋ ”Ｃａ ＦＪ］．Ｐｈｙｓ Ｒｅｖ Ｃ，２００５，７２：０３４６１１． ［４］Ｏｇａｎｅｓｓｉａｎ Ｙｕ Ｔｓ，Ｕｔｙｏｎｋｏｖ Ｖ Ｋ，Ｌｏｂａｎｏｖ Ｙｕ Ｖ，ｅｔ ａ１．Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｉｓｏｔｏｐｅｓ ｏｆ Ｅｌｅｍｅｎｔｓ １ １ ８ ａｎｄ １ １ ６ ｉｎ ｔｈｅ“。Ｃｆ ａｎｄ ｃｍ＋ 。Ｃａ ｆｕｓｉｏｎ Ｒｅａｃｔｉｏｎｓ［Ｊ］．Ｐｈｙｓ Ｒｅｖ Ｃ，２００６，７４：０４４６０２． ［５］范红梅，吴晓蕾，郭俊盛．利用ａ关联衰变链鉴别新同位素。 １０７Ｂｈ［Ｊ］．高能物理与核物理，２００５，２９（５）：４５１— ４５５． ［６］ 支启军，任中洲．用宏观一微观模型系统计算偶一偶超重核基态性质［Ｊ］．高能物理与核物理，２００６，３０（１）：３２—３７． ［７］ Ｚｈｉ Ｑ Ｊ，Ｍａｏ Ｙ Ｃ，ＲｅｎＮ Ｚ Ｚ．Ｍａｃｒｏｓｃｏｐｉｃ—ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃ Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓ ｏｆ Ｇｒｏｕｎｄ Ｓｔａｔｅ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｓｕｐｅｒｈｅａｖｙ Ｎｕｃｌｅｉ ［Ｊ］．Ｆｒｏｎｔ Ｐｈｙｓ Ｃｈｉｎａ，２００６，２：１４３—１５９． ［８］Ｒｅｎ Ｚ Ｚ，Ｃｈｅｎｇ Ｄ Ｈ，Ｔａｉ Ｆ，ｅｔ ａ１．Ｇｒｏｕｎｄ ｓｔａｔｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｏｄｄ—Ｚ ｓｕｐｅｒｈｅａｖｙ ｎｕｃｌｅｉ［Ｊ］．Ｐｈｙｓ Ｒｅｖ Ｃ，２００３，６７： ０６４３０２． ［９］Ｒｅｎ Ｚ Ｚ，Ｔａｉ Ｆ，Ｃｈｅｎｇ Ｄ Ｈ．Ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃ Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｇｒｏｕｎｄ Ｓｔａｔｅ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｓｕｐｅｒｈｅａｖｙ Ｎｕｃｌｅｉ［Ｊ］．Ｐｈｙｓ Ｒｅｖ Ｃ，２００３，６６：０６４３０６． ［１Ｏ］Ｍｏｌｌｅｒ Ｐ，Ｎｉｘ Ｊ Ｒ，Ｋａｒｔｚ Ｋ Ｌ．Ｎｕｃｌｅａｒ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｆｏｒ Ａｓｔｒｏｐｈｙｓｉｃａｌ ａｎｄ Ｒａｄｉｏａｃｔｉｖｅ－ｉｏｎ－ｂｅａｍ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ［Ｊ１．Ａｔｏｍｉｃ Ｄａｔａ Ｎ『ｕｃｌ Ｄａｔａ Ｔａｂａｌｅｓ，１９９７，６６：１３１—３４３． ［１１］Ａｕｄｉ Ｇ，Ｗａｐｓｔｒａ Ａ Ｈ，Ｔｈｉｂａｕｌｔ Ｃ．Ｔｈｅ ＡＭＥ２００３ Ａｔｏｍｉｃ Ｍａｓｓ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｎｕｃｌ Ｐｈｙｓ Ａ，２００３，７２９：３３７—６７６． Ｔｈｅ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｎｕｃｌｅｉ ２８７ １ １ ５ ａｎｄ Ｉｔ’Ｓ 一ｄｅｃａｙ Ｃｈａｉｎ ＺＨＩ Ｑｉ－ｊ ｕｎ ， ＪＩ Ｓｈｉ—ｙｉｎ ７．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃｓ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｇｕｉｚｈｏｕ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕｉｙａｎｇ ５５０００ Ｉ，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｑｉａｎｎａｎ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｆｏｒ Ｎａｔｉｏｎａｌｉｔｉｅｓ，Ｄｕｙｕｎ Ｇｕｉｚｈｏｕ ５５８０００，Ｃｈｉｎａ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｎｕｃｌｅｉ 。 １ １ ５ ａｎｄ ｉｔ’Ｓ ａ—ｄｅｃａｙ ｃｈａｉｎ ａｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｍａｃｒｏｓｃｏｐｉｃ—ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃ （ＭＭ）ｍｏｄｅｌ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｖｉｓｔｉｃ—ｍｅａｎ—ｆｉｅｌｄ（ＲＭＦ）ｍｏｄｅ１．Ｉｔ ｉｓ ｓｈｏｗｎ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ＲＭＦ ｍｏｄｅｌ ａｎｄ ＭＭ ｍｏｄｅｌ ａｒｅ ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｄａｔａ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ。ｔｈｅ ｃｏｍｍｏｎ ａｎｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ＭＭ ｍｏｄｅｌ ａｎｄ ＲＭＦ ｍｏｄｅｌ ａｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｉｎ ｓｕｐｅｒｈｅａｖｙ ｒｅｇｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｕｐｅｒｈｅａｖｙ ｎｕｃｌｅｉ；ａ—ｄｅｃａｙ ｃｈａｉｎ；ｇｒｏｕｎｄ ｓｔａｔｅ 责任编辑潘春燕