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质子放射性半衰期的系统研究

成果类型:: 发明专利,新技术

发布时间: 2025-03-27 14:08:13

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:“科创中国”核技术应用科技服务团| 刘芳 | 2025-04-16 13:57:44

原子核带电粒子放射性研究,不仅可以揭示众多的核结构现象,还可以为质子-中子数极端不平衡原子核的研究提供有力工具。随着核物理实验技术的进步与世界各地放射性束流大科学装置的完善,人们对于原子核的结构和性质的探索逐渐转移到远离β稳定线丰质子、丰中子乃至质子滴线附近。

质子放射性,即原子核通过发射一个质子形成一个新的核素,是远离β稳定线的奇Z核素的典型衰变模式。质子放射性半衰期等相关研究不仅可以提供质子共振波函数的直接信息和质子滴线附近核的结合能,还是探究核结构信息如核半径、壳结构、能级与能级角动量、束缚态与非束缚态的耦合的有效途径。

此外,作为快速质子捕获的逆过程,它对了解宇宙起源和恒星演化也具有重要参考价值。

南华大学核科学技术学院李小华教授团队在质子放射性半衰期研究方面取得了重要进展,通过引入了一种改进的伽莫夫模型,考虑库仑势的静电屏蔽效应,系统地研究了质子放射性半衰期。

此外,为避免直接在理论基础上增加微观形变效应,采用不同单参数值表征形变核与球形核的系统特征,研究了形变对于光谱因子和质子放射性半衰期的影响。

计算结果与实验数据吻合较好,31个球形核和13个变形核的均方根偏差分别为0.274和0.367。该研究工作为预测锡-铅区域原子核质子放射性半衰期提供了可靠性结果,为相关实验工作提供了重要参考。

1.助力新核素研究

随着核物理实验技术的进步,人们对远离 β 稳定线的原子核结构和性质探索不断深入。该研究能为质子 - 中子数极端不平衡原子核的研究提供有力工具,帮助鉴别新合成的核素,并对超重核稳定岛中心位置的预言提供重要参考,为相关实验工作提供重要参考,例如为新一代放射性束设施开展的实验提供可靠的理论预测,帮助实验人员更好地设计实验、分析实验结果,提高实验的准确性和成功率。

2.医学领域潜在应用

目前,质子放射性半衰期的系统研究在医学治疗方面的直接应用较少,但是与质子治疗技术存在一定的间接联系。质子治疗是一种先进的肿瘤放射治疗技术,通过带电粒子损伤肿瘤细胞的 DNA,诱导肿瘤细胞死亡。对质子放射性半衰期等基础性质的研究,有助于进一步理解质子与物质的相互作用机制,从理论上为质子治疗技术的优化提供一定的支持,例如在提高质子束的精准度、减少对周围正常组织的损伤等方面可能发挥潜在作用。

南华大学核科学技术学院硕士研究生徐杨洋为论文的第一作者,李小华教授为论文的通讯作者。

李小华兼任中国核物理学会理事、中国核学会射线束技术分会理事,长期从事低能核反应理论、对称能及原子核的衰变研究,近年来主持国家自然科学基金项目3项,省部级项目3项,以第一/通讯作者在国际一流刊物发表论文近40篇(其中,中科院二区以上论文近30篇),论文被引300余次,

该研究工作得到了国家自然科学基金项目(12175100)的资助。

1.科学研究效益

指导后续实验研究:南华大学李小华教授团队的研究为预测锡 - 铅区域原子核质子放射性半衰期提供了可靠结果,为相关实验工作提供重要参考,可减少实验的盲目性,提高实验效率,节省实验资源。随着新一代放射性束设施投入使用,这种预测的重要性愈发凸显。

2.技术发展效益

(1)推动核技术应用:对质子放射性半衰期的深入研究,有助于优化和改进基于核衰变的相关技术,如放射性同位素的应用、核电池的开发等。通过精确掌握质子放射性的规律,可以更有效地利用放射性物质的能量,提高核技术在能源、医疗、工业等领域的应用水平。

(2)促进实验技术创新:为了进行质子放射性半衰期的系统研究,需要不断发展和改进核物理实验技术,如放射性束流技术、高精度探测器技术、数据采集和分析技术等。这些技术的创新不仅有利于核物理研究本身,还可能在其他领域得到广泛应用,推动相关技术的进步。

3.人才培养效益

促进学术交流:质子放射性半衰期的系统研究是一个国际性的科研课题,各国科研团队之间的合作与交流频繁。这种交流不仅有助于学术思想的碰撞和科研成果的共享,还能培养科研人员的国际视野和合作能力,提升我国在国际核物理领域的影响力。

联合研发、技术转让、技术合作