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1、第26卷总第313期物理教学探讨Vol.26No.3132008年第4期(上半月)JournalofPhysicsTeaching(S)4.2008.1.专家原子核物理发展现状简介论坛赵恩广中国科学院理论物理研究所,北京市100080编者按:2007年初,按中国科协的规划,中国物理学会组织了一些专家学者编写中国的物理学科发展报告。这里,我们邀请参与编写发展报告的部分专家,对物理学一些分支领域的发展现况做扼要介绍,供各位物理教师参考。下文是本系列推出的第一篇文章。作者简介:中国科学院理论物理研究所研究员,博士生导师。1963年毕业于吉林大学物理系,19
2、63-1967年是两弹元勋于敏先生研究生,从1992年起任中国核物理学会核结构专业委员会主席和副主席。长期从事极端条件下的核结构,核天体物理中的中子星性质及核内非核子自由度的研究。主持多项国家级科学项目,其中研究项目/高自旋与超变形核态的研究01993年获原国家教委科技进步二等奖,/原子核与超核性质的介子探针研究01997年获原国家教委科技进步二等奖,/原子核的奇特性质及新集体转动模式的研究02000年获教育部自然科学一等奖。贝克勒尔1896年发现了铀元素的天然放射统,由此而建立的核多体理论独具特色。这些理性,揭开了现代物理的序幕。同时,它也标志着原
3、论既有非相对论性的,也有相对论性的,它们仍子核物理的起点。核物理的主要研究对象是原子处于不断的发展之中。核的结构、反应和衰变。一百多年来,通过核物理自然界存在的稳定原子核不到300种。如果以中子数为横轴,质子数为纵轴,把原子核排列的研究,人们对物质结构、微观世界与宏观世界起来,就构成所谓的核素图。图中的每个原子核运动规律的认识不断深化;到20世纪末,核物理叫一个核素。到目前,加上实验室发现和产生的的发现和成果,得到过17个年度的诺贝尔物理各种寿命的不稳定原子核,核素的总数已经有学奖和8个年度的诺贝尔化学奖;核武器的研制3000多个。但是,理论预言,核
4、素的总数应当有与核能源的开发利用,对人类历史进程发生了巨8000多个。对这些未知核素以及已经发现的不大的影响;因此,原子核物理一直受到社会的普稳定核素进行探索和研究,构成了当代原子核物遍关注。下面,我们把原子核物理的发展现状,做理的几个重大前沿领域,包括放射性核束物理、一简要介绍。核天体物理以及超重元素的合成。原子核的尺寸很小,它的线度只有原子的十万分之一。但是,它的质量却占一个原子的99.9%以上。所以,我们的地球和宇宙中星体的质量,基本上都是由原子核贡献的。而恒星中对抗引力塌缩的力量,主要是来自轻原子核的燃烧过程。所-15以,原子核物理的研究范围
5、,既可以小到10米的微观尺度,也可以大到宏观的恒星尺度。从上个世纪30年代中子的发现起,就建立图1核素图。图中的直线标出了中子和质子幻数。了原子核主要由中子和质子(它们又统称核子)在核素图中(图1),所有稳定的原子核,都组成的图像。这个图像,至今仍然正确。但是,由落在一条从左下角伸向右上角的斜线的附近。这于粒子物理的发展,人们可以把一些其它的粒条线被称为B-稳定线。因为,这些核相对于B-子,如+超子和2超子,束缚在原子核内,构成了衰变是稳定的。相对于B-衰变稳定的原子核所谓的超核。对超核的研究,已经成为核物理的一个重要领域。核子间的主要相互作用是强相
6、互内,其质子和中子数目,都有一个比较合适的比作用,又称核力。此外,弱相互作用与电磁相互作例。当核素逐渐离开B-稳定线时,这个比例会用在原子核中也扮演着重要的角色。原子核是一变得过大或过小,其寿命不断变短。现有的原子个由这些基本相互作用支配的有限量子多体系核理论,基本是来自对稳定核的研究。在远离B-Vol.26No.313物理教学探讨第26卷总第313期(S)4.2008.2.JournalofPhysicsTeaching2008年第4期(上半月)稳定线核区,原子核处于弱束缚状态。对于一个在原子核物理的历史进程中,演化出基本粒稳定原子核性质的描述,基
7、本上可由其负能状态子物理这一姊妹学科。反过来,基本粒子物理的决定。但是,对于一个弱束缚体系,其性质还与正发展,又促进了核物理研究的深入与扩展。现在,能的连续态有关。这种与连续态耦合以及其它一人们已经认识到,核子是由夸克和胶子组成。因些因素的影响,使得原子核的基本结构和反应过此,从物质结构的更深层次,即夸克和胶子层次,程可能发生重要的变化,如出现晕结构、集团结来研究原子核,研究核子的结构及其相互作用,构、新幻数、软巨共振、多反应道耦合和多步反应构成了核物理的另一个重大前沿领域。同时,它过程等。因此,产生并研究这些远离B-稳定线也是原子核物理和粒子物理的
8、交叉领域。的核素,既可以扩展和深化对于原子核性质的认用具有一定能量的粒子,轰击另一个原子识,又可以对现有理论
