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項目名稱： 原子核手征性和暈現象等前沿問題的理論研究
推薦單位： 教育部
項目簡介： 該項目涉及原子核結構中手征對稱性、暈現象、贗自旋對稱性、高自旋態等前沿問題的理論研究。
自然界中穩定存在的原子核不到三百個，它們組成核素圖上的beta穩定谷。對遠離beta穩定線的數千個原子核的研究，是當今核物理重要的前沿領域。該項目基于相對論平均場理論，建立了相對論連續譜Hartree-Bogoliubov 理論，給出了實驗上發現的第一個暈核Li-11的微觀自洽描述，證明了連續譜對暈的貢獻；系統再現了Na同位素與C-12的相互作用反應截面以及C、N、O和F同位素在C-12靶上的電荷改變反應截面；預言了滴線核中存在的新現象--巨暈。解釋了實際核中的贗自旋對稱性；發現了原子核反核子譜的自旋對稱性。
手征對稱性在自然界中普遍存在，該項目首次揭示了原子核存在手征對稱性，并建議在質量數為130的核區尋找，理論預言的轉動能譜特征于2001年被實驗觀察到，該項目組隨后進行了手征轉動態之間的電磁躍遷等性質的檢驗和預言，并得到實驗證實。目前，原子核的手征性吸引了20多個國家的100多個研究小組進行該領域的研究。
在原子核轉動譜的研究中，該項目提出了指定超形變態角動量的有效方案；提出了處理原子核超導性的粒子數守恒方法，闡明了實驗上觀測到的原子核轉動慣量奇偶差的大幅度漲落現象（無需自由參數）；提出了原子核的新轉動模式——磁轉動并被實驗證實。
該項目在包括《Physical Review Letters》在內的國內外學術期刊上發表SCI 收錄論文179 篇，被正面引用2023次（他引995次）。10篇代表性論文累計引用330次，其中他人引用168次。在國際會議作邀請報告三十多次，訪問報告一百多次，相關工作在很多國際會議上被同行引用和介紹，應邀為《Progress in Particle and Nuclear Physics》撰寫的綜述文章獲"首屆中國百篇最具影響優秀國際學術論文"。曾先后獲得第二十一屆伊朗Khwarizmi國際獎、中國物理學會吳有訓獎、第五屆中國科協期刊優秀學術論文獎、省部級一等獎和二等獎各一項。
主要發現點： 該項目的核心發現點包括以下幾個方面：
1. 建立了相對論連續譜Hartree-Bogoliubov理論：基于相對論平均場模型，建立了相對論連續譜Hartree-Bogoliubov理論。解決了相對論情況下，自洽描述束縛態和連續譜以及它們之間耦合的理論難題，把核結構的相對論描述擴展到包括弱束縛、低密度的量子多體系統。首次給出了實驗上發現的第一個暈核11Li的微觀自洽解釋，證明了連續譜對暈現象的貢獻；系統再現了Na同位素與12C的相互作用反應截面以及C、N、O和F同位素在12C靶上的電荷改變反應截面；預言了滴線核中存在的新現象－巨暈。（學科分類：核結構；代表性論文1-3）
2. 解釋了原子核中的贗自旋對稱性和反核子譜的自旋對稱性：提出原子核中贗自旋對稱性嚴格成立的條件為標量勢S(r)和矢量勢V(r)滿足d[V(r)+S(r)]/dr=0；考慮到原子核勢場隨中子數與質子數之比的變化規律，指出近中子滴線原子核由于勢場彌散度很大，d[V(r)+S(r)]/dr=0近似成立，因此其贗自旋對稱性可以更好地滿足；精確求解了相對論諧振子模型，提出了一個嚴格滿足贗自旋對稱性條件的模型勢，討論了該模型中的單粒子能譜結構，贗自旋伙伴態波函數之間的關系，以及闖入態的贗自旋伙伴態問題；系統求解了原子核的負能量單粒子態，認真研究反核子態后發現原子核的反核子譜存在一種新的對稱性－自旋對稱性，并給出了其物理起源。（學科分類：核結構；代表性論文4-6）
3. 揭示了原子核的手征對稱性：利用推轉殼模型和粒子轉子模型，揭示了原子核的手征對稱性及其物理機制，即具有一定三軸形變的原子核中，價質子、價中子和核芯的角動量與總角動量的關系能夠滿足左手性和右手性；提出相應的實驗信號為能量近簡并的兩條磁轉動帶，并建議在質量數為130的核區尋找；2001年，歐美科學家觀測到預言的轉動能譜特征，該項目組隨即對轉動能譜進行分析，進行電磁躍遷等性質的檢驗和預言，并得到實驗證實；發展了絕熱和非絕熱的三軸相對論平均場模型、二維和三維推轉的相對論平均場模型，對原子核的手征性和磁轉動進行更微觀自洽的研究，預言了在同一個原子核中可能存在多對手征雙重帶等新現象。目前，原子核手征性吸引了20多個國家的100多個研究小組進行研究。（學科分類：核結構；代表性論文7）
4. 提出了處理原子核超導現象的粒子數守恒方法，為克服傳統的BCS 方法在研究原子核超導性時存在粒子數不守恒和不能自洽處理堵塞效應等缺陷，建立了粒子數守恒方法，提出了多粒子組態截斷方案代替殼模型中傳統的單粒子能級截斷方案，無需自由參數，解釋了實驗上觀測到的原子核轉動慣量奇偶差的大幅度漲落及多準粒子轉動帶轉動慣量的非相加性；提出了指定超變形核轉動譜角動量的有效方案；提出了原子核的新轉動模式－磁轉動并被實驗證實。（學科分類：核結構；代表性論文8-10 ）
主要完成人： 孟杰
建立了相對論連續譜 Hartree-Bogoliubov 理論；給出了實驗上發現的第一個暈核Li-11 的自洽描述；提出了出現暈現象的條件；預言了在近滴線核中存在巨暈現象；解釋了實際核中的贗自旋對稱性；發現了原子核反核子譜中的自旋對稱性；研究了有限核中的純中子物質與經典禁區內粒子的問題；建立了非平面的轉動模型，預言了原子核中的手征性，并于2001 年被實驗證實；提出了原子核的新轉動模式--磁轉動。對主要發現點1-4 有主要貢獻。本人在該項研究中的工作量占本人工作量的70%。
曾謹言
提出了處理原子核對關聯的粒子數守恒方法和多粒子組態截斷方案，克服了傳統的BCS 方法中粒子數不守恒和不能自洽處理阻塞效應的缺點，按此方法計算（無自由參數）成功地說明了實驗觀測到的轉動慣量奇偶差的大幅度漲落以及轉動慣量非相加性。基于轉動譜的規律，提出了指定超變形轉動譜的自旋的有效方案，所指定的超變形轉動譜的自旋，部分已經被后來的實驗證實。提出改進的電荷半徑的Z三分之一次方律，研究了贗自旋對稱性和巨暈現象。對主要發現點1、2、4 有主要貢獻。本人在該項研究中的工作量占本人工作量的70%。
周善貴
發現了原子核反核子譜中的自旋對稱性；研究了輕核中的巨暈現象以及C、N、O、F 同位素在C-12 靶上的電荷改變截面；研究了贗自旋對稱性、輕核中的巨暈現象；發展了Woods-Saxon 基相對論平均場模型，用以更好地描述遠離穩定線原子核；利用原子核的振動轉動耦合模型和對能隙參量隨角動量增加而減小的模型，系統地研究了質量數為190核區的超形變轉動帶。對主要發現點1-3有主要貢獻。本人在該項研究中的工作量占本人工作量的70%。
趙恩廣
研究了高速轉動原子核的混沌和有序現象、電磁躍遷性質、八極振動特性；基于轉動譜的規律，提出了指定超變形轉動譜的自旋的有效方案，所指定的超變形轉動譜的自旋，部分已經被后來的實驗證實；研究了反核子譜的自旋對稱性、原子核的高自旋態、超形變核的轉動譜、轉動慣量、全同帶以及角動量相差2 的staggering 現象等。對主要發現點2、4 有主要貢獻。本人在該項研究中的工作量占本人工作量的70%。
張雙全
發展兩準粒子與三軸轉子耦合的粒子轉子模型，并對原子核的手征性進行系統研究。利用相對論連續譜Hartree-Bogoliubov 理論預言了輕核中的巨暈現象，提出了原子核電荷半徑的同位旋相關的經驗公式。對主要發現點1、3 有主要貢獻。本人在該項研究中的工作量占本人工作量的70%。
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