ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
_______________________
Vi Hồ Phong
Chuyên ngành: Vật lý nguyên tử
Mã số: 9440130.04
(DỰ THẢO) TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ
Hà Nội – 2019
NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC CỦA MỘT
SỐ HẠT NHÂN PHÓNG XẠ GIÀU
NƠTRON TRÊN THIẾT BỊ TẠO CHÙM
ĐỒNG VỊ PHÓNG XẠ TẠI RIKEN
Công trình được hoàn thành tại:
Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội
Người hướng dẫn khoa học: GS. TS. Lê Hồng Khiêm
TS. Shunji Nishimura
Phản biện: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Phản biện: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Phản biện: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng cấp Đại học Quốc gia chấm luận án
tiến sĩ họp tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN
vào hồi giờ ngày tháng năm 20...
Có thể tìm hiểu luận án tại:
- Thư viện Quốc gia Việt Nam
- Trung tâm Thông tin - Thư viện, Đại học Quốc gia Hà Nội
Mở đầu
Hạt nhân nguyên tử là một hệ lượng tử nhiều hạt gồm hai
loại fermion: proton và nơtron. Tương tác giữa chúng trong một
trường trung bình dẫn đến khái niệm về cấu trúc vỏ hạt nhân,
cùng với đó là các số riêng biệt (gọi là số magic): 2, 8, 20, 28,
50, 82, 126 ... Mẫu vỏ hạt nhân, một trong những nền tảng của
Vật lý hạt nhân, đã rất thành công trong việc giải thích các hiện
tượng magic hạt nhân gần đường bền. Tuy nhiên, một câu hỏi
gần đây được đặt ra về vấn đề liệu hiện tượng magic này còn
đúng cho các hạt nhân trong vùng xa đường bền (còn gọi là các
hạt nhân lạ). Thời gian bán rã βvà xác suất phát nơtron trễ từ
phân rã βlà một trong những đại lượng có thể được dùng để
khảo sát hiện tượng này.
Trong bảng các đồng vị hạt nhân, vùng giao nhau giữa số
magic hạt nhân nơtron và proton xa đường bền có thể đưa ra
những điểm chuẩn cho mẫu vỏ hạt nhân. Vùng hạt nhân này
cũng liên quan tới các nghiên cứu về quá trình bắt nơtron trong
thiên văn học. Riêng vùng hạt nhân nằm phía “đông bắc” của
hạt nhân hai lần magic 132Sn, cụ thể là các hạt nhân với số hiệu
nguyên tử Z≤50 và số nơtron N≥82, là một chủ đề hấp dẫn
đối với các nghiên cứu về cấu trúc hạt nhân cũng như thiên văn
học hạt nhân. Nghiên cứu về các trạng thái giả bền (các trạng
thái isomer) trong vùng hạt nhân này có thể cung cấp các thông
tin quan trọng về các lớp vỏ hạt nhân và tương tác giữa các
nucleon.
Nghiên cứu về các thuộc tính phân rã (phân rã βvà γ) của
các hạt nhân giàu nơtron đang được đẩy mạnh cùng với việc vận
hành và xây dựng các thế hệ cơ sở tạo chùm đồng vị phóng xạ mới
được xây dựng trên thế giới. Cơ sở RIBF (Radioactive isotope
beam facility) tại viện nghiên cứu RIKEN ở Nhật Bản là cơ sở
in-flight thế hệ mới tạo được các chùm hạt nhân giàu nơtron với
suất lượng cao.
Dựa vào các cơ sở trên, chúng tôi đã chọn nội dung đề tài:
Nghiên cứu cấu trúc của một số hạt nhân phóng xạ
giàu nơtron trên thiết bị tạo chùm đồng vị phóng xạ
1
tại RIKEN. Các công việc của luận án là một phần của dự án
“Beta-delayed neutrons at RIKEN” (BRIKEN), một dự án hợp
tác quốc tế tiến hành nghiên cứu thực nghiệm về các thuộc tính
của quá trình phát nơtron trễ từ phân rã β(các đại lượng T1/2và
Pxn) của các hạt nhân giàu nơtron được tạo ra bởi cơ sở RIBF.
Mục đích của luận án: Các mục đích chính của nghiên cứu
thực nghiệm trong khuôn khổ nội dung của luận án là:
•Tiến hành đo các thuộc tính phân rã βbao gồm thời gian
bán rã và xác suất phát nơtron trễ của các đồng vị Sn, In,
Cd và Ag nằm ở vùng hạt nhân “đông bắc” của hạt nhân
hai lần magic 132Sn. (trong Hình 1).
Hình 1: Vùng hạt nhân giàu nơtron phía “đông bắc” của hạt nhân
132Sn, hình vuông nhỏ thể hiện một đồng vị. Thang màu đại diện cho
số lượng các hạt nhân không bền tạo ra trong thí nghiệm này. Vùng
bên trong hộp vuông màu xanh đại diện cho các hạt nhân liên quan
đến quá trình bắt nơtron nhanh (r-process) trong thiên văn hạt nhân.
Vùng các đồng vị được quan tâm trong luận án này nằm trong hộp
vuông màu đỏ
•Tiến hành thực nghiệm phân tích phổ các trạng thái đồng
phân để tìm kiếm các dịch chuyển từ các trạng thái đồng
phân của các đồng vị Ag và In nằm trong vùng đông bắc của
hạt nhân hai lần magic 132Sn với cấu hình hạt lỗ nơtron-
proton.
2
•Thảo luận về bằng chứng của cấu trúc vỏ hạt nhân dựa vào
khuynh hướng của các đại lượng xác suất phát nơtron trễ
từ phân rã βđo được.
•Diễn giải các kết quả thực nghiệm về phổ trạng thái đồng
phân và phân rã βthông qua việc so sánh với các mô hình
hạt nhân hiện có.
•Thảo luận về ảnh hưởng của các kết quả thực nghiệm về
xác suất phát nơtron trễ từ phân rã βtrong quá trình bắt
nơtron nhanh (r-process) trong thiên văn hạt nhân.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: Luận án tập trung vào
nghiên cứu thực nghiệm về phân rã βvà phổ trạng thái đồng
phân (isomeric spectroscopy) của các hạt nhân giàu nơtron nằm
trong vùng hạt nhân đông bắc của hạt nhân hai lần magic 132Sn.
Chùm tia có giàu nơtron cường độ lớn được tạo ra ở cơ sở
tạo chùm đồng vị phóng xạ RIBF được sử dụng trong nghiên
cứu này. Một hệ detector có hiệu suất cao bao gồm một hệ dừng
chùm tia chủ động bao quanh bởi hệ các ống đếm đo nơtron được
sử dụng để nghiên cứu các thuộc tính phân rã βvà phổ trạng
thái đồng phân của các hạt nhân được quan tâm.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài: Vùng hạt
nhân xung quanh hạt nhân hai lần magic 132Sn là một chủ đề
thực nghiệm hấp dẫn vì việc khảo sát các trạng thái kích thích
thấp cũng như các thuộc tính phân rã βtrong vùng hạt nhân
này có thể cung cấp các thông tin quan trọng cho việc phát triển
bức tranh về mẫu vỏ hạt nhân ở vùng giàu nơtron có khối lượng
trung bình tương ứng với lớp vỏ đóng proton Z=50 và nơtron
N=82 cũng như các hiệu ứng liên quan đến tương tác proton-
nơtron. Tuy nhiên về mặt thực nghiệm, vùng hạt nhân này khá
khó để tiếp cận do suất lượng tạo thành tương đối thấp. Vì vậy
các kết quả thực nghiệm về phân rã βvà dịch chuyển γtừ các
trạng thái đồng phân trong vùng hạt nhân này sẽ đóng ghóp một
phần để mở rộng những hiểu biết về các thuộc tính của hạt nhân
trong vùng này. Các kết quả thực nghiệm này cũng đóng ghóp
3
