双β衰变半衰期的唯象学研究

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1、2016年10月第42卷第10期北京航空航天大学学报JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics0ctober2016V01．42No．10http：ffbhxb．buaa．edu．onjbuaa@buaa．edu．enDOI：10．13700／j．bh．1001-5965．2015．0604双13衰变半衰期的唯象学研究肖杨，耿立升+(北京航空航天大学物理科学与核能工程学院，北京100083)摘要：为了研究一个能较好描述实验数据的联系双B衰变半衰期和衰变能的唯象

2、学公式的物理意义，通过对双B衰变相空间因子的分析，给出了该唯象学公式中双B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B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B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。关键词：双B衰变；相空间因子；壳修正；半衰期；唯象学中图分类号：0571．3文献标识码：A文章编号：1001-5965(2016)10．

3、2238-05双13衰变是13衰变的一种特殊形式，分为两类：一类是放出中微子的双13衰变，简称为2v1313衰变；另一类是不放出中微子的双B衰变，简称为OvBl3衰变¨引。双B衰变一直以来都是核物理理论和实验研究的热点课题。近期，任月皎和任中洲"41发现了一个简单实用的描述2v1313衰变半衰期的唯象公式。该唯象公式形式非常简单，仅需要两个参数就能够依据衰变能计算双B衰变的半衰期，并且计算结果与实验数据十分接近，对于与双B衰变有关的理论和实验研究都有一定的参考意义。本文在任月皎和任中洲日41工作的基础上，分析并且改进了关于描

4、述2v1313衰变半衰期的唯象公式，希望能对未来与双B衰变有关的工作有所借鉴。1双p衰变半衰期的唯象公式通过分析双B衰变半衰期与衰变能实验数据，任月皎和任中洲Ⅲ1发现，双p衰变半衰期与衰变能之间存在一个对数反比关系，在考虑了库仑势与核结构的修正之后，得出了一个简单实用的描述双B衰变半衰期与衰变能关系的唯象公式：lgT∽(Ey)：生塑雩丝堕坐MeV(1)VBB式中：r，，：为2v1313过程的半衰期；Ey表示1018年；Q。。为双B衰变的衰变能；常数n为与弱相互作用强度有关的项，通过拟合双B衰变半衰期的实验数据确定其值为a=5

5、．843；z为母核的电荷数；S为一个描述壳相互作用的物理量，当母核的中子数等于幻数时S=2，其他情况S=0。利用唯象公式(1)得到的计算结果和实验半衰期以及衰变能的数值在表1给出¨42‘。可以看到，对于不同的原子核，式(1)仅含有两个变量，因此应用起来十分方便。与其他一些双B衰变的理论计算方法比较¨孓161，式(1)的计算简便，适用范围广(理论上对于所有能发生双B衰变的原子核都适用)。因此有必要对它进行进一步的研究。收稿日期：2015-09-16；录用日期：2015—11-28；网络出版时间：2016-02-1810：50网

6、络出版地址：WWW．cnki．net／kems／detail／11．2625．V．20160218．1050．001．html基金项目：国家自然科学基金(11375024)；中央高校基本科研业务费专项资金(YwF·15-WLXY．．001)}通讯作者：Tel．：010-82338376E—mail：lisheng．geng@buaa．edu．en引用谯式：肖杨．欧立升．双8衰变半衰期的唯象学研究eJ】．北京航空航天大学学报．2016。42(10)：2238·2242．XIAOY，GENGLS．Phenomenologieed

7、studyofdouble—betadecayhalf-livesfJJ．JoumtdofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，2016，42fJ0)：2238—2242(inChinese)．第10期肖杨，等：双B衰变半衰期的唯象学研究2239表1双B衰变的半衰期与衰变能h”1Table1Double-betadecayhalf-livesanddecayenergy[3‘122相空间因子对双p衰变半衰期的影响从式(1)可看出，双B衰变的半衰期的对数与衰变能之间存在一个

8、反比关系。纵观物理学发展史，一种奇特的物理现象的背后都蕴藏着更深的物理含义。例如氢原子的线状光谱是由分离的原子能级所导致的。因此，下面本文从理论的角度分析双B衰变，试图找到双B衰变的半衰期的对数与衰变能之间的反比关系所蕴含的物理规律。理论上计算2v[313过程半衰期的公式为Ⅲ1[砰；：]～