原子核β衰变寿命经验公式

基于β衰变的费米理论,提出一个计算原子核β衰变寿命且不含自由参数的经验公式.通过引入奇偶效应、壳效应以及同位旋依赖,新提出的经验公式显著改进了对原子核β衰变寿命的预言精度.对于寿命小于1 s的原子核,新经验公式的预言结果与实验寿命常用对数的均方根偏差降至0.220,这比不含自由参数的经验公式提高约54%,甚至优于目前已有的其他经验公式和微观的准粒子无规相位近似方法.在未知核区,新经验公式预言的轻核区原子核的β衰变寿命一般短于各微观模型的预言结果,而其预言的重核区原子核的β衰变寿命与各微观模型预言结果基本一致.进一步采用新经验公式预言了核素图上丰中子原子核的β衰变寿命,为r-过程的模拟提供了寿命输入.

β衰变的历史概述

β衰变的研究是一个探究物质深层物理原理的过程.它始于β放射性的研究,引导人类对物质的认识开始从原子深入到原子核内部.其能谱的测量,导致了泡利的中微子假设.在此基础上,费米第一次提出了关于β衰变的唯象理论并提出了弱相互作用的概念.此后发展出弱相互作用的中间玻色子理论,使得人类对物质的认识深入到核子内部,促进了电弱统一理论的发展,最终促成了标准模型的完成.文章回顾了β衰变这一横亘整个20世纪的重要物理学事件,对β衰变的研究历史中的关键事件进行了分析和介绍,对理解现代物理学中的标准模型的建立和发展有重要意义.

原子核β衰变释放四个粒子模式首次发现

据报道,科学家首次观测到一种新的衰变模式。在这种衰变中,氧的一种较轻的形式,即氧-13(有8个质子和5个中子),通过分裂出3个氦核(一个没有周围电子的原子)和1个质子而衰变。这项研究发表在最新一期《物理评论快报》杂志上。此前,科学家观察到一种有趣的放射性衰变模式——β+衰变。其中,质子转化为中子,并通过发射正电子和中微子来释放部分产生的能量。在最初的β衰变之后,产生的原子核有足够能量来“蒸发”额外的粒子,使自己更稳定。

利用磁谱仪测量^(90)Sr-^(90)Y放射源的β衰变能谱

利用近代物理实验中的磁谱仪测量了90Sr-90 Y放射源的β衰变能谱.得到的能谱和普遍的β衰变能谱相似;得到的β射线最大能量与平均能量比值和文献中给出的一些放射源的比值接近,这些都说明了该实验测量数据的可靠性.运用库里厄(Kurie)图,研究了此放射源的β衰变能谱,得到的跃迁性质和能级自旋宇称与此放射源已有的数据相吻合,说明在近代物理实验中能够利用磁谱仪测量原子核的β衰变能谱、研究原子核的跃迁性质和能级自旋宇称.

^(208)Hg β衰变新γ射线的初步观察

利用８．４ＭｅＶ／ｕ的１８Ｏ束轰击天然铅靶，分离出汞元素产物，并以此研究２０８Ｈｇβ衰变的新γ射线．除已报道的γ射线以外。

β衰变核素活度绝对测定准确度的改善──I．最可几活度的确定

应用费米理论计算了７０余种核素的β谱形、效率关系，研究了某些核素在低能区的归—化效率函数。通过估算归一化效率函数，指导实验测定最佳多项式拟合方幂和γ窗位置、确定最可几活度，并用于效率示踪技术。给出了１３４Ｃｓ、１７７Ｌｕ、１４７Ｎｄ、１２４Ｓｂ和６３Ｎｉ的计算和测定结果。

β衰变核素活度绝对测定准确度的改善──Ⅱ．B类不确定度的消除

在理论计算的基础上，通过改变拟合区上限进行外推，确定最佳拟合上限，消除了采用不同拟合方幂和不同γ窗进行外推引入的Ｂ类不确定度。获得１３４Ｃｓ、１７７Ｌｕ和６３Ｎｉ最可几活度的最终不确定度分别０．１％、０．４％和０．５％。

恒星环境下β衰变中相空间函数的修正

对恒星环境下β衰变的相空间积分进行了讨论.计算中考虑了Fermi函数、形状修正因子、子核反冲效应这几个方面对相空间积分的影响,以10C(βt)10N反应为例给出了不同温度下电子的Fermi-Dirac分布对相空间积分的影响.结果表明:低温下电子的Fermi-Dirac分布对相空间积分的影响很小,可以忽略;高温下电子的Fermi-Dirac分布对相空间积分的影响较明显.因此在恒星环境下讨论温度的影响是很必要的.所推导的方法不仅适用于精确求解β衰变的相空间积分,还可以推广到其他弱相互作用的相空间积分的计算.

也谈β衰变方程式

《教材通讯》1985年第4期蒋先明、覃成真在《对化学教材中β衰变方程式的意见》一文中,对β衰变的分析无疑是正确的,中微子的存在也已被实验证实。在β衰变中,中微子的确不能被忽略;但书写β衰变方程式中是否一定写进中微子值得商榷。因为β衰变方程式无论如何写法全不能概括β衰变全貌。

在线同位素分离器和丰中子核β衰变

简要介绍了在线同位素分离器的原理以及在奇异核β衰变核谱学中的应用。着重介绍了芬兰Jyvaskyla大学的离子制导型在线同位素分离器,并对在该装置上开展的丰中子Ag同位素的β-衰变研究进行了综述。

也谈“β衰变中的电子”

中学物理教师一直对原子物理相关知识理解不够，本文针对一名中学物理教师关于“β衰变中的电子”的文章做了详细的分析，为一线老师提供一些参考。

β衰变中共振跃迁高斯分布谱的研究

针对弱相互作用β衰变在恒星演化晚期的重要作用,讨论了晚期恒星状态下β衰变反应中Gamow-Teller(GT)共振跃迁强度的高斯分布,基于核的壳层模型着重计算了高斯分布函数的半宽度,分别给出了核56Fe,56Co,61Ni等元素的GT跃迁宽度,结果与部分核素实验的GT跃迁强度分布谱相近.采用高斯强度分布计算β衰变率较为简单,这对于β衰变率的计算和进一步精确研究恒星晚期演化有一定的意义.

恒星环境下电荷屏蔽对基态β衰变的影响

分析了在恒星环境下,电荷强屏蔽对原子核基态间β衰变的影响.分别计算了电荷屏蔽对核素6He,15C,31Si和57Mn的β衰变率的影响程度.结果表明,在较低温度和较高密度下,由于电荷屏蔽,其衰变率相对于无屏蔽时有较大的增加,甚至可以增加一个量级.这对恒星内部的弱相互作用率的精确分析有较大意义.

强磁场对中子星壳层中^(62)Mn的β衰变的影响

分析了强磁场作用下中子星壳层中的β衰变率,以核素62Mn为例计算表明:弱磁场对中子星壳层中的β衰变几乎没有影响,强磁场(B>108T)使β衰变率显著增大.

通过测量^(137)Cs的β衰变和内转换电子能谱研究其衰变特性

本研究用Si(Li)漂移探测器测量了^(137)Cs的β衰变能谱和内转电子能谱,对β衰变能谱进行了居里描绘和从内转电子能谱取得了内转换系数.得到β衰变的最大能量为(513.11±1.76)ke V,与参考值误差为0.17%;得到内转换系数K/L=5.712±0.217和M/L=0.264±0.018,与参考值的误差分别为0.92%和1.54%;并确定了^(137)Cs在β和γ衰变中的跃迁级次,给出了^(137)Cs及其衰变子核137Ba各能级的自旋和宇称,绘制出了^(137)Cs的衰变纲图.说明该实验方法是可靠的,可用于实验方面的教学和原子核结构的研究,并为其提供必要的实验数据.

双β衰变半衰期的唯象学研究

为了研究一个能较好描述实验数据的联系双β衰变半衰期和衰变能的唯象学公式的物理意义,通过对双β衰变相空间因子的分析,给出了该唯象学公式中双β衰变半衰期的对数和衰变能的反比关系的物理来源的一个可能的解释。此外,在该唯象学公式的基础上,基于壳模型理论,对该唯象学公式做出了改进。结果表明,唯象学公式中的对数反比关系是由双β衰变的相空间因子所造成的。按照改进后的公式所计算得到的双β衰变半衰期的对数的理论值与实验值之间的平均偏差由原本的0.486下降到了0.408。

快速鉴别空气中人工放射性污染——β衰变比值法

本文阐述了用“β衰变比值法”鉴别空气中长寿命人工β放射性污染的原理。介绍了依据该原理设计的仪器设备,从实测数据分析得到,当天然β气溶胶浓度为7.49Bq/m^3(约2×10^(-13)Ci/L),取样1h,取样量为3.36m^3空气时,取样结束后60min,检出水平为1.82Bq/m^3(4.9×10^(-14)Ci/L);取样结束后150min,检出水平1.77Bq/m^3(4.8×10^(-14)Ci/L)。

基于β衰变能谱测量探索确定137Cs衰变分支比的方法

文章用Si(Li)漂移探测器测量了^137Cs的β衰变能谱和内转换电子能谱,对高能区β能谱进行了库里厄图处理,得到^137Cs发生两种β衰变,分别到达137Ba的基态3/2^+和激发态11/2^-的衰变分支比分别为(4.4±0.9)%和(95.6±0.9)%,该结果在统计误差的置信区间范围内。高能β射线的最大能量为(1022±274)keV,该结果同样在置信区间内,验证了本文采取的方法是正确的。由此绘制出^137Cs完整的衰变纲图,证明了测量β衰变能谱和内转换电子能谱的实验方法与理论基础的实用性。

β衰变自给能中子探测器灵敏度影响因素研究

研究推导出了发射体采用圆柱体拉丝工艺的β衰变自给能中子探测器灵敏度计算公式和β电子在绝缘层内的逃逸因子(K_g)计算公式。计算绘制了绝缘层与K_g的关系曲线。研究发现文献[1]提供的K因子图存在偏差,不适合直接应用于探测器研发。计算给出了相同机械尺寸的钒和铑探测器在恒定中子场内灵敏度随累积中子照射时间变化趋势曲线,参考堆芯中子通量分布仿真结果提出灵敏度修正需考虑堆芯轴向中子通量分布影响的观点。