[论文解读] Semiempirical Shell Model Tabulated Masses for Translead Elements with Magic Proton Number Z = 126

S. Liran, A. Marinov+1 more|ArXiv.org|Feb 23, 2001

Nuclear physics research studies被引用 3

一句话总结

本论文基于壳模型质量方程，假设 Z = 126 为质子幻数，提出了质子数最高达 Z = 126 的超重核素的半经验质量表。该模型在铅之后的区域外推中表现更优，尤其对最近观测到的超重元素（如 oganesson-293）具有显著改进，能准确预测质量亏损、分离能及衰变特性，覆盖 Z = 82–126 和 N = 126–184 区域。

ABSTRACT

We present two tables of calculated masses of translead nuclei, for 351 nuclei with N from 94 to 126 and Z from 82 to 100, and for 1969 nuclei with N from 126 to 184 and Z from 82 to 126. The tables are calculated from a semiempirical shell-model mass equation based on Z = 126 as a proton magic number which seems to be highly extrapolatable inside shell regions. Useful separation and decay energies are given as well. Some properties of the calculated masses and applications to superheavy elements are indicated in the introduction.

研究动机与目标

• 开发一种半经验壳模型质量方程，将超重元素的范围从 Z=114 扩展至 Z=126。
• 基于超重元素合成的实验数据（如 293118），改进超铅核素的质量预测。
• 通过与实验数据及其他理论方法比较，评估 Z=126 作为质子幻数的有效性。
• 为两个壳层区域（82≤N,Z≤126 和 126≤N≤184, 82≤Z≤126）中的 2320 个核素提供质量亏损、分离能和衰变能的表格数据。
• 通过优化系数并调整 Z=126 作为质子壳层上限，解决以往模型中过平滑和壳层边界不连续的问题。

提出的方法

• 质量方程由配对能、形变能和库仑能项之和构成：E(N,Z) = E_pair + E_def + E_Coul。
• 库仑能项采用依赖 A 和 Z−Z₀ 的形式，参数经拟合实验数据确定：E_Coul = (2Z₀/A)^{1/3}[α^C + β^C(Z−Z₀) + γ^C(Z−Z₀)^2]。
• 配对能根据不同区域（对角区与非对角区）分别建模，引入角动量耦合与成对破缺效应。
• 形变能通过组态相互作用项引入，区域 A（82≤N,Z≤126）与区域 B（126≤N≤184, 82≤Z≤126）采用不同形式。
• 在区域 A 中，通过实验数据重新优化质量方程系数，尤其提升对 Z>108 核素的拟合精度。
• 模型假设 Z=126 为球形质子幻数，与 α 衰变能趋势及 B(E2) 系统学规律一致。

实验结果

研究问题

• RQ1 假设 Z=126 为质子幻数，是否能比基于 Z=114 的模型提供更优的超重核素质量预测？
• RQ2 该半经验壳模型在 Z>114 区域的外推性能如何，尤其对观测到的同素 293118？
• RQ3 从 293118 到 265Rf 的衰变链中，α 衰变能呈现平滑变化，这对质子壳层结构有何启示？
• RQ4 在 Z=82–126 和 N=126–184 区域，预测的质量亏损、分离能及衰变特性与实验数据的符合程度如何？
• RQ5 模型在壳层区域内存在过平滑现象及壳层边界处的不连续性，其局限性体现在哪些方面？

主要发现

• 与基于 Z=114 的旧模型相比，采用 Z=126 作为质子幻数的模型对超重元素（如 293118）的实验数据拟合更优。
• 在区域 A（82≤N,Z≤126）中，需对部分系数进行重新调整以提升与实验数据的一致性，尤其对 Z>108 的核素。
• 该模型预测了区域 A 中 351 个核素和区域 B 中 1969 个核素的质量亏损，质量亏损与分离能以 keV 为单位提供。
• 分离能（S_n, S_p, S_2n, S_2p）与衰变能（Q_α, Q_β）已列成表格，显示出超重区域内的系统性趋势。
• 模型预测与 293118 衰变链中观测到的 α 衰变能趋势高度一致，支持存在一个从 Z=126 延伸的单一主要质子价层壳的假设。
• 尽管存在过平滑及壳层边界不连续等局限性，该模型仍是超重区域核素质量外推的稳健工具。