基本介紹
- 中文名：核反應能譜學
- 外文名：nuclear reaction spectroscopy
- 又稱：核譜學
- 隸屬：核物理學
介紹,相關信息,
介紹
每一種原子核可以處於不同的能量狀態，對於每一個態(又稱為能級)除了能量值外，還要用一些量子數和其他一些物理量來描述，如角動量、宇稱、同位旋、能級壽命和形變大小等。為了弄清楚核內部的運動規律,首先要把核的這些態的能量、量子數和其他各種能級特性測定出來。帶電粒子核譜學就是用測量反應後出射的帶電粒子的辦法來研究核能級的性質。這種方法同用測量γ躍遷的方法研究核結構的γ射線能譜學是相輔相成的。
通常把核反應寫成 a+A─→C─→b+B+Q，式中a為入射粒子，它同靶核A相碰，發生反應,B為剩餘核,b是被測量的出射粒子，Q為反應能，而C是複合體系。一般情況下，a和A都屬於基態。不少情況下,b也屬於基態（如低能核反應中出射的質子或α粒子），當b較複雜時，也可處於激發態。在帶電粒子核譜學中最常用的方法是:①用測量b的能譜來研究B（甚至b）的能級，②用改變入射粒子能量EA來研究C的核譜。
帶電粒子能量的測定 到目前為止，測量帶電粒子的能量的最精確的方法是使用磁譜儀。圖1是用QDDD磁譜儀測量27Al(p,p┡反應出射質子譜的一個實例。入射質子的能量為 16MeV。用的是薄鋁靶，探測角為θLab=55°。因為QDDD磁譜儀（見重粒子磁譜儀）在一定磁場值時只能測出質子譜的一個能量間隔,圖1上的譜是用多個磁場下測得的譜並起來構成的。圖1上的各群質子對應於剩餘核27Al*處於不同的激發態。例如70就表示對應於剩餘核的第70個激發態的出射質子群。從測得的出射粒子能量Eb,就可以推出反應Q值式中ma、mb和mB分別為入射粒子、出射粒子和剩餘核的質量。對應的剩餘核的激發能Ex就是
Ex=Q0-Q,
式中Q0是對應於剩餘核的基態的反應Q值
Q0=(ma+mA-mb-m)B)с2, 其中с是真空中的光速，mA是靶核質量。
核反應能譜學
激發函式 出射粒子的數目隨入射粒子的能量的變化關係稱為激發函式。在激發函式曲線上有時可以看到多個窄的峰,稱為共振峰。這些共振峰對應於C核的不同能級。這些複合能級的激發能為,
核反應能譜學
核反應能譜學式中ma是複合核基態的質量。
還可以從這些共振峰的寬度，扣除入射粒子能量的分散度、靶的厚度等貢獻後，求出能級的寬度Г。從能級寬度又可以求出該核狀態的壽命τ=媡/Г。
角動量和宇稱的測量 測量核能級的能量值只是核譜學研究的第一步，還需要進一步測量對應於這些狀態的量子數和其他物理量。這往往是更複雜的研究。
不少情況下是用測量出射粒子的角分布來確定角動量和宇稱。在剝裂反應中28Si(d,p)29Si,中子帶到核里的軌道角動量為Ln,末態核29Si的自旋角動量量子數If和宇稱πf為
核反應能譜學
核反應能譜學,
其中Ii和πi為靶核的角動量和宇稱。已知28Si的基態為0+，所以Ii=0和πi=+1。圖2給出了在Ed=18MeV時,(d,p0)反應的角分布。把實驗角分布同扭曲波玻恩近似(DWBA)理論值相比較,可以定出ln值,這裡是ln=0。於是對於29Sig的角動量和宇稱為If=1/2和πf=+1，即態。
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楊福家 楊福家是著名的科學家，中國科學院的院士，曾經擔任過復旦大學校長，又受原本只有王室成員和有爵位的人才能擔任校長的英國諾丁漢大學的聘請，出任該校第六任校長。在他的促成下，在家鄉寧波，又誕生了中國第一所具有獨立法人、獨立校舍的中外合作大學———寧波諾丁漢大學。他就是楊福家教授。
楊福家
楊福家楊福家從小機靈好動，淘氣頑皮，曾經多次轉學。上世紀五十年代初，上海格致中學先進的數理化教學方法，培養了楊福家對物理學的濃厚興趣。在復旦大學，他的畢業論文對兩位獲諾貝爾獎的物理學家提出的“關於原子核模型”的理論，進行了探討和分析，取得了有益的成績。
1958年，在周恩來總理的親自規劃下，我國組織了一支向原子能世界攻關大軍，楊福家被選送到北京學習使用加速器技術，為籌建新興的原子核物理系做準備。
1963年，楊福家受國家派遣，到物理學家“朝聖”之地、原子物理故鄉———丹麥哥本哈根的玻爾研究所進修。為了給祖國爭光，他經常是連續48小時在實驗室工作。半年後，他的研究證實了該所兩位諾貝爾獎獲得者———奧格·玻爾教授和莫特遜教授所預告的“一種核的運動狀態”，發現了核的新能級。楊福家所證實的這種運動狀態，至今仍被國際核物理學界廣泛使用。
1981年，楊福家受楊振寧教授的邀請，到美國紐約州立大學石溪分校進行核反應能譜學方面的研究。1987年，他的著作《原子物理學》獲得國家級優秀教材獎。
