項(xiàng)目名稱(chēng)： 原子核手征性和暈現(xiàn)象等前沿問(wèn)題的理論研究

推薦單位： 教育部

項(xiàng)目簡(jiǎn)介： 該項(xiàng)目涉及原子核結(jié)構(gòu)中手征對(duì)稱(chēng)性、暈現(xiàn)象、贗自旋對(duì)稱(chēng)性、高自旋態(tài)等前沿問(wèn)題的理論研究。

自然界中穩(wěn)定存在的原子核不到三百個(gè)，它們組成核素圖上的beta穩(wěn)定谷。對(duì)遠(yuǎn)離beta穩(wěn)定線的數(shù)千個(gè)原子核的研究，是當(dāng)今核物理重要的前沿領(lǐng)域。該項(xiàng)目基于相對(duì)論平均場(chǎng)理論，建立了相對(duì)論連續(xù)譜Hartree-Bogoliubov 理論，給出了實(shí)驗(yàn)上發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)暈核Li-11的微觀自洽描述，證明了連續(xù)譜對(duì)暈的貢獻(xiàn)；系統(tǒng)再現(xiàn)了Na同位素與C-12的相互作用反應(yīng)截面以及C、N、O和F同位素在C-12靶上的電荷改變反應(yīng)截面；預(yù)言了滴線核中存在的新現(xiàn)象--巨暈。解釋了實(shí)際核中的贗自旋對(duì)稱(chēng)性；發(fā)現(xiàn)了原子核反核子譜的自旋對(duì)稱(chēng)性。

手征對(duì)稱(chēng)性在自然界中普遍存在，該項(xiàng)目首次揭示了原子核存在手征對(duì)稱(chēng)性，并建議在質(zhì)量數(shù)為130的核區(qū)尋找，理論預(yù)言的轉(zhuǎn)動(dòng)能譜特征于2001年被實(shí)驗(yàn)觀察到，該項(xiàng)目組隨后進(jìn)行了手征轉(zhuǎn)動(dòng)態(tài)之間的電磁躍遷等性質(zhì)的檢驗(yàn)和預(yù)言，并得到實(shí)驗(yàn)證實(shí)。目前，原子核的手征性吸引了20多個(gè)國(guó)家的100多個(gè)研究小組進(jìn)行該領(lǐng)域的研究。

在原子核轉(zhuǎn)動(dòng)譜的研究中，該項(xiàng)目提出了指定超形變態(tài)角動(dòng)量的有效方案；提出了處理原子核超導(dǎo)性的粒子數(shù)守恒方法，闡明了實(shí)驗(yàn)上觀測(cè)到的原子核轉(zhuǎn)動(dòng)慣量奇偶差的大幅度漲落現(xiàn)象（無(wú)需自由參數(shù)）；提出了原子核的新轉(zhuǎn)動(dòng)模式——磁轉(zhuǎn)動(dòng)并被實(shí)驗(yàn)證實(shí)。

該項(xiàng)目在包括《Physical Review Letters》在內(nèi)的國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表SCI 收錄論文179 篇，被正面引用2023次（他引995次）。10篇代表性論文累計(jì)引用330次，其中他人引用168次。在國(guó)際會(huì)議作邀請(qǐng)報(bào)告三十多次，訪問(wèn)報(bào)告一百多次，相關(guān)工作在很多國(guó)際會(huì)議上被同行引用和介紹，應(yīng)邀為《Progress in Particle and Nuclear Physics》撰寫(xiě)的綜述文章獲"首屆中國(guó)百篇最具影響優(yōu)秀國(guó)際學(xué)術(shù)論文"。曾先后獲得第二十一屆伊朗Khwarizmi國(guó)際獎(jiǎng)、中國(guó)物理學(xué)會(huì)吳有訓(xùn)獎(jiǎng)、第五屆中國(guó)科協(xié)期刊優(yōu)秀學(xué)術(shù)論文獎(jiǎng)、省部級(jí)一等獎(jiǎng)和二等獎(jiǎng)各一項(xiàng)。

主要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)： 該項(xiàng)目的核心發(fā)現(xiàn)點(diǎn)包括以下幾個(gè)方面：

1. 建立了相對(duì)論連續(xù)譜Hartree-Bogoliubov理論：基于相對(duì)論平均場(chǎng)模型，建立了相對(duì)論連續(xù)譜Hartree-Bogoliubov理論。解決了相對(duì)論情況下，自洽描述束縛態(tài)和連續(xù)譜以及它們之間耦合的理論難題，把核結(jié)構(gòu)的相對(duì)論描述擴(kuò)展到包括弱束縛、低密度的量子多體系統(tǒng)。首次給出了實(shí)驗(yàn)上發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)暈核11Li的微觀自洽解釋?zhuān)�證明了連續(xù)譜對(duì)暈現(xiàn)象的貢獻(xiàn)；系統(tǒng)再現(xiàn)了Na同位素與12C的相互作用反應(yīng)截面以及C、N、O和F同位素在12C靶上的電荷改變反應(yīng)截面；預(yù)言了滴線核中存在的新現(xiàn)象－巨暈。（學(xué)科分類(lèi)：核結(jié)構(gòu)；代表性論文1-3）

2. 解釋了原子核中的贗自旋對(duì)稱(chēng)性和反核子譜的自旋對(duì)稱(chēng)性：提出原子核中贗自旋對(duì)稱(chēng)性嚴(yán)格成立的條件為標(biāo)量勢(shì)S(r)和矢量勢(shì)V(r)滿足d[V(r)+S(r)]/dr=0；考慮到原子核勢(shì)場(chǎng)隨中子數(shù)與質(zhì)子數(shù)之比的變化規(guī)律，指出近中子滴線原子核由于勢(shì)場(chǎng)彌散度很大，d[V(r)+S(r)]/dr=0近似成立，因此其贗自旋對(duì)稱(chēng)性可以更好地滿足；精確求解了相對(duì)論諧振子模型，提出了一個(gè)嚴(yán)格滿足贗自旋對(duì)稱(chēng)性條件的模型勢(shì)，討論了該模型中的單粒子能譜結(jié)構(gòu)，贗自旋伙伴態(tài)波函數(shù)之間的關(guān)系，以及闖入態(tài)的贗自旋伙伴態(tài)問(wèn)題；系統(tǒng)求解了原子核的負(fù)能量單粒子態(tài)，認(rèn)真研究反核子態(tài)后發(fā)現(xiàn)原子核的反核子譜存在一種新的對(duì)稱(chēng)性－自旋對(duì)稱(chēng)性，并給出了其物理起源。（學(xué)科分類(lèi)：核結(jié)構(gòu)；代表性論文4-6）

3. 揭示了原子核的手征對(duì)稱(chēng)性：利用推轉(zhuǎn)殼模型和粒子轉(zhuǎn)子模型，揭示了原子核的手征對(duì)稱(chēng)性及其物理機(jī)制，即具有一定三軸形變的原子核中，價(jià)質(zhì)子、價(jià)中子和核芯的角動(dòng)量與總角動(dòng)量的關(guān)系能夠滿足左手性和右手性；提出相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)信號(hào)為能量近簡(jiǎn)并的兩條磁轉(zhuǎn)動(dòng)帶，并建議在質(zhì)量數(shù)為130的核區(qū)尋找；2001年，歐美科學(xué)家觀測(cè)到預(yù)言的轉(zhuǎn)動(dòng)能譜特征，該項(xiàng)目組隨即對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)能譜進(jìn)行分析，進(jìn)行電磁躍遷等性質(zhì)的檢驗(yàn)和預(yù)言，并得到實(shí)驗(yàn)證實(shí)；發(fā)展了絕熱和非絕熱的三軸相對(duì)論平均場(chǎng)模型、二維和三維推轉(zhuǎn)的相對(duì)論平均場(chǎng)模型，對(duì)原子核的手征性和磁轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行更微觀自洽的研究，預(yù)言了在同一個(gè)原子核中可能存在多對(duì)手征雙重帶等新現(xiàn)象。目前，原子核手征性吸引了20多個(gè)國(guó)家的100多個(gè)研究小組進(jìn)行研究。（學(xué)科分類(lèi)：核結(jié)構(gòu)；代表性論文7）

4. 提出了處理原子核超導(dǎo)現(xiàn)象的粒子數(shù)守恒方法，為克服傳統(tǒng)的BCS 方法在研究原子核超導(dǎo)性時(shí)存在粒子數(shù)不守恒和不能自洽處理堵塞效應(yīng)等缺陷，建立了粒子數(shù)守恒方法，提出了多粒子組態(tài)截?cái)喾桨复�替殼模型中傳統(tǒng)的單粒子能級(jí)截?cái)喾桨福瑹o(wú)需自由參數(shù)，解釋了實(shí)驗(yàn)上觀測(cè)到的原子核轉(zhuǎn)動(dòng)慣量奇偶差的大幅度漲落及多準(zhǔn)粒子轉(zhuǎn)動(dòng)帶轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的非相加性；提出了指定超變形核轉(zhuǎn)動(dòng)譜角動(dòng)量的有效方案；提出了原子核的新轉(zhuǎn)動(dòng)模式－磁轉(zhuǎn)動(dòng)并被實(shí)驗(yàn)證實(shí)。（學(xué)科分類(lèi)：核結(jié)構(gòu)；代表性論文8-10 ）

主要完成人： 孟杰

建立了相對(duì)論連續(xù)譜 Hartree-Bogoliubov 理論；給出了實(shí)驗(yàn)上發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)暈核Li-11 的自洽描述；提出了出現(xiàn)暈現(xiàn)象的條件；預(yù)言了在近滴線核中存在巨暈現(xiàn)象；解釋了實(shí)際核中的贗自旋對(duì)稱(chēng)性；發(fā)現(xiàn)了原子核反核子譜中的自旋對(duì)稱(chēng)性；研究了有限核中的純中子物質(zhì)與經(jīng)典禁區(qū)內(nèi)粒子的問(wèn)題；建立了非平面的轉(zhuǎn)動(dòng)模型，預(yù)言了原子核中的手征性，并于2001 年被實(shí)驗(yàn)證實(shí)；提出了原子核的新轉(zhuǎn)動(dòng)模式--磁轉(zhuǎn)動(dòng)。對(duì)主要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)1-4 有主要貢獻(xiàn)。本人在該項(xiàng)研究中的工作量占本人工作量的70%。

曾謹(jǐn)言

提出了處理原子核對(duì)關(guān)聯(lián)的粒子數(shù)守恒方法和多粒子組態(tài)截?cái)喾桨福�克服了傳統(tǒng)的BCS 方法中粒子數(shù)不守恒和不能自洽處理阻塞效應(yīng)的缺點(diǎn)，按此方法計(jì)算（無(wú)自由參數(shù)）成功地說(shuō)明了實(shí)驗(yàn)觀測(cè)到的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量奇偶差的大幅度漲落以及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量非相加性。基于轉(zhuǎn)動(dòng)譜的規(guī)律，提出了指定超變形轉(zhuǎn)動(dòng)譜的自旋的有效方案，所指定的超變形轉(zhuǎn)動(dòng)譜的自旋，部分已經(jīng)被后來(lái)的實(shí)驗(yàn)證實(shí)。提出改進(jìn)的電荷半徑的Z三分之一次方律，研究了贗自旋對(duì)稱(chēng)性和巨暈現(xiàn)象。對(duì)主要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)1、2、4 有主要貢獻(xiàn)。本人在該項(xiàng)研究中的工作量占本人工作量的70%。

周善貴

發(fā)現(xiàn)了原子核反核子譜中的自旋對(duì)稱(chēng)性；研究了輕核中的巨暈現(xiàn)象以及C、N、O、F 同位素在C-12 靶上的電荷改變截面；研究了贗自旋對(duì)稱(chēng)性、輕核中的巨暈現(xiàn)象；發(fā)展了Woods-Saxon 基相對(duì)論平均場(chǎng)模型，用以更好地描述遠(yuǎn)離穩(wěn)定線原子核；利用原子核的振動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)耦合模型和對(duì)能隙參量隨角動(dòng)量增加而減小的模型，系統(tǒng)地研究了質(zhì)量數(shù)為190核區(qū)的超形變轉(zhuǎn)動(dòng)帶。對(duì)主要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)1-3有主要貢獻(xiàn)。本人在該項(xiàng)研究中的工作量占本人工作量的70%。

趙恩廣

研究了高速轉(zhuǎn)動(dòng)原子核的混沌和有序現(xiàn)象、電磁躍遷性質(zhì)、八極振動(dòng)特性；基于轉(zhuǎn)動(dòng)譜的規(guī)律，提出了指定超變形轉(zhuǎn)動(dòng)譜的自旋的有效方案，所指定的超變形轉(zhuǎn)動(dòng)譜的自旋，部分已經(jīng)被后來(lái)的實(shí)驗(yàn)證實(shí)；研究了反核子譜的自旋對(duì)稱(chēng)性、原子核的高自旋態(tài)、超形變核的轉(zhuǎn)動(dòng)譜、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、全同帶以及角動(dòng)量相差2 的staggering 現(xiàn)象等。對(duì)主要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)2、4 有主要貢獻(xiàn)。本人在該項(xiàng)研究中的工作量占本人工作量的70%。

張雙全

發(fā)展兩準(zhǔn)粒子與三軸轉(zhuǎn)子耦合的粒子轉(zhuǎn)子模型，并對(duì)原子核的手征性進(jìn)行系統(tǒng)研究。利用相對(duì)論連續(xù)譜Hartree-Bogoliubov 理論預(yù)言了輕核中的巨暈現(xiàn)象，提出了原子核電荷半徑的同位旋相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)公式。對(duì)主要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)1、3 有主要貢獻(xiàn)。本人在該項(xiàng)研究中的工作量占本人工作量的70%。