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《广西师范大学》 2013年
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重离子熔合反应中穿透系数与有效质量研究

秦玉娇  
【摘要】:摘要:微观体系中的量子穿透效应是物理和化学的前沿研究领域所涉及到的一个基本问题。譬如在原子核物理研究中,重离子熔合反应、原子核的衰变以及重核裂变等都涉及量子隧道现象,其中穿透几率的准确计算对于合理地描述这些原子核反应过程是非常重要的。近年来,人们对超重核合成非常感兴趣,而重离子熔合反应目前是合成超重核的唯一途径。精确计算任意核-核势的穿透几率对于描述超重核的熔合截面及β衰变半衰期都非常重要,因此人们先后提出了多种计算穿透几率的方法。 本论文进一步发展和完善重离子熔合过程中穿透系数的计算方法,建立了传输矩阵方法,同时基于改进的量子分子动力学(ImQMD)模型研究了重离子熔合反应中的有效质量。基于Bass势研究160+208pb熔合体系的势垒穿透系数。通过WKB积分,Hill-Wheeler公式,CCFULL方法及传输矩阵四种不同的方法研究16O+208pb熔合体系的势垒穿透系数并对计算结果进行比较,发现:1)WKB积分方法能够很好地计算垒下部分的穿透系数,而对于垒上部分则不能描述。另外当势垒有突变时,WKB方法得到的穿透系数不够精确。2)Hill-Wheeler公式是基于谐振子势垒得到的,对于谐振子势垒(抛物线型势垒),Hill-Wheeler计算结果与CCFULL、传输矩阵方法得到的结果很相近。对于非抛物型势,计算结果与CCFULL、传输矩阵方法得到的结果差别较大。3)CCFULL计算的结果与传输矩阵方法得到的结果不管在垒上还是在垒下都能很好的重合,这两种方法都是通过求解薛定谔方程来得到穿透系数。与此同时传输矩阵方法可以考虑有效质量随两核距离变化的情形,这一点是CCFULL方法所不能处理的。4)基于传输矩阵方法,本论文同时研究了12C+12C、16O+208Pb熔合体系在双峰势垒下的共振现象。以Bass势与一个高斯型内部势垒形成的双峰垒为例,发现当内垒和外部垒高度相差很小时,共振现象最为明显,穿透系数随能量会有急剧的变化。 势垒穿透系数不仅与势垒的高度和宽度有关,而且与反应体系的有效质量紧密相关,熔合反应中有效质量随两核质心距离的变化对于穿透系数的准确计算有很大影响。量子分子动力学模型是一个半经典的微观动力学模型,基于改进的量子分子动力学模型,可以研究重离子熔合过程中的质心动量、质心速度、质心距离等物理量,我们基于ImQMD分析了90Zr+90Zr体系中的有效质量随两核距离的变化。发现有效质量在两核不断靠近的过程中,开始是缓慢的递增趋势,当两核距离小于核半径之和时,有效质量急剧增大。穿透系数和有效质量的研究对于进一步分析熔合截面突然压低现象、核-核相互作用势、重核α衰变以及原子核裂变等都会非常有帮助。
【学位授予单位】:广西师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:O571.6

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