原子核物理發(fā)展現(xiàn)狀簡介_趙恩廣

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1、第26卷總第313期物理教學(xué)探討Vol.26No.3132008年第4期(上半月)JournalofPhysicsTeaching(S)4.2008.1.專家原子核物理發(fā)展現(xiàn)狀簡介論壇趙恩廣中國科學(xué)院理論物理研究所,北京市100080編者按:2007年初,按中國科協(xié)的規(guī)劃,中國物理學(xué)會(huì)組織了一些專家學(xué)者編寫中國的物理學(xué)科發(fā)展報(bào)告。這里,我們邀請參與編寫發(fā)展報(bào)告的部分專家,對物理學(xué)一些分支領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)況做扼要介紹,供各位物理教師參考。下文是本系列推出的第一篇文章。作者簡介:中國科學(xué)院理論物理研究所研究員,博士生導(dǎo)師。1963年畢業(yè)于吉林大學(xué)物理系,19

2、63-1967年是兩彈元?jiǎng)子诿粝壬芯可?從1992年起任中國核物理學(xué)會(huì)核結(jié)構(gòu)專業(yè)委員會(huì)主席和副主席。長期從事極端條件下的核結(jié)構(gòu),核天體物理中的中子星性質(zhì)及核內(nèi)非核子自由度的研究。主持多項(xiàng)國家級(jí)科學(xué)項(xiàng)目,其中研究項(xiàng)目/高自旋與超變形核態(tài)的研究01993年獲原國家教委科技進(jìn)步二等獎(jiǎng),/原子核與超核性質(zhì)的介子探針研究01997年獲原國家教委科技進(jìn)步二等獎(jiǎng),/原子核的奇特性質(zhì)及新集體轉(zhuǎn)動(dòng)模式的研究02000年獲教育部自然科學(xué)一等獎(jiǎng)。貝克勒爾1896年發(fā)現(xiàn)了鈾元素的天然放射統(tǒng),由此而建立的核多體理論獨(dú)具特色。這些理性,揭開了現(xiàn)代物理的序幕。同時(shí),它也標(biāo)志著原

3、論既有非相對論性的,也有相對論性的,它們?nèi)宰雍宋锢淼钠瘘c(diǎn)。核物理的主要研究對象是原子處于不斷的發(fā)展之中。核的結(jié)構(gòu)、反應(yīng)和衰變。一百多年來,通過核物理自然界存在的穩(wěn)定原子核不到300種。如果以中子數(shù)為橫軸,質(zhì)子數(shù)為縱軸,把原子核排列的研究,人們對物質(zhì)結(jié)構(gòu)、微觀世界與宏觀世界起來,就構(gòu)成所謂的核素圖。圖中的每個(gè)原子核運(yùn)動(dòng)規(guī)律的認(rèn)識(shí)不斷深化;到20世紀(jì)末,核物理叫一個(gè)核素。到目前,加上實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)和產(chǎn)生的的發(fā)現(xiàn)和成果,得到過17個(gè)年度的諾貝爾物理各種壽命的不穩(wěn)定原子核,核素的總數(shù)已經(jīng)有學(xué)獎(jiǎng)和8個(gè)年度的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng);核武器的研制3000多個(gè)。但是,理論預(yù)言,核

4、素的總數(shù)應(yīng)當(dāng)有與核能源的開發(fā)利用,對人類歷史進(jìn)程發(fā)生了巨8000多個(gè)。對這些未知核素以及已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的不大的影響;因此,原子核物理一直受到社會(huì)的普穩(wěn)定核素進(jìn)行探索和研究,構(gòu)成了當(dāng)代原子核物遍關(guān)注。下面,我們把原子核物理的發(fā)展現(xiàn)狀,做理的幾個(gè)重大前沿領(lǐng)域,包括放射性核束物理、一簡要介紹。核天體物理以及超重元素的合成。原子核的尺寸很小,它的線度只有原子的十萬分之一。但是,它的質(zhì)量卻占一個(gè)原子的99.9%以上。所以,我們的地球和宇宙中星體的質(zhì)量,基本上都是由原子核貢獻(xiàn)的。而恒星中對抗引力塌縮的力量,主要是來自輕原子核的燃燒過程。所-15以,原子核物理的研究范圍

5、,既可以小到10米的微觀尺度,也可以大到宏觀的恒星尺度。從上個(gè)世紀(jì)30年代中子的發(fā)現(xiàn)起,就建立圖1核素圖。圖中的直線標(biāo)出了中子和質(zhì)子幻數(shù)。了原子核主要由中子和質(zhì)子(它們又統(tǒng)稱核子)在核素圖中(圖1),所有穩(wěn)定的原子核,都組成的圖像。這個(gè)圖像,至今仍然正確。但是,由落在一條從左下角伸向右上角的斜線的附近。這于粒子物理的發(fā)展,人們可以把一些其它的粒條線被稱為B-穩(wěn)定線。因?yàn)?這些核相對于B-子,如+超子和2超子,束縛在原子核內(nèi),構(gòu)成了衰變是穩(wěn)定的。相對于B-衰變穩(wěn)定的原子核所謂的超核。對超核的研究,已經(jīng)成為核物理的一個(gè)重要領(lǐng)域。核子間的主要相互作用是強(qiáng)相

6、互內(nèi),其質(zhì)子和中子數(shù)目,都有一個(gè)比較合適的比作用,又稱核力。此外,弱相互作用與電磁相互作例。當(dāng)核素逐漸離開B-穩(wěn)定線時(shí),這個(gè)比例會(huì)用在原子核中也扮演著重要的角色。原子核是一變得過大或過小,其壽命不斷變短?，F(xiàn)有的原子個(gè)由這些基本相互作用支配的有限量子多體系核理論,基本是來自對穩(wěn)定核的研究。在遠(yuǎn)離B-Vol.26No.313物理教學(xué)探討第26卷總第313期(S)4.2008.2.JournalofPhysicsTeaching2008年第4期(上半月)穩(wěn)定線核區(qū),原子核處于弱束縛狀態(tài)。對于一個(gè)在原子核物理的歷史進(jìn)程中,演化出基本粒穩(wěn)定原子核性質(zhì)的描述,基

7、本上可由其負(fù)能狀態(tài)子物理這一姊妹學(xué)科。反過來,基本粒子物理的決定。但是,對于一個(gè)弱束縛體系,其性質(zhì)還與正發(fā)展,又促進(jìn)了核物理研究的深入與擴(kuò)展。現(xiàn)在,能的連續(xù)態(tài)有關(guān)。這種與連續(xù)態(tài)耦合以及其它一人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到,核子是由夸克和膠子組成。因些因素的影響,使得原子核的基本結(jié)構(gòu)和反應(yīng)過此,從物質(zhì)結(jié)構(gòu)的更深層次,即夸克和膠子層次,程可能發(fā)生重要的變化,如出現(xiàn)暈結(jié)構(gòu)、集團(tuán)結(jié)來研究原子核,研究核子的結(jié)構(gòu)及其相互作用,構(gòu)、新幻數(shù)、軟巨共振、多反應(yīng)道耦合和多步反應(yīng)構(gòu)成了核物理的另一個(gè)重大前沿領(lǐng)域。同時(shí),它過程等。因此,產(chǎn)生并研究這些遠(yuǎn)離B-穩(wěn)定線也是原子核物理和粒子物理的

8、交叉領(lǐng)域。的核素,既可以擴(kuò)展和深化對于原子核性質(zhì)的認(rèn)用具有一定能量的粒子,轟擊另一個(gè)原子識(shí),又可以對現(xiàn)有理論