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《中国科学院研究生院(上海应用物理研究所)》 2016年
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轻丰中子核的中子皮厚度研究

李秀芳  
【摘要】:核内中子、质子的分布和尺寸是研究核物质特性的基本物理量。在放射性束流(RIB)出现以前,中子、质子的分布和尺寸的研究主要是通过电子散射实验和质子散射实验,且研究的核也仅限于稳定核。随着放射性束流的发展,各类加速器的建设,实验方法的改进,研究范围逐渐扩展到远离稳定核甚至到中子、质子滴线附近,极大的推动了放射性核束物理的发展。随着实验的进行,更多的新物理现象被发现,这也使得人们对核物质的结构研究逐渐深入。I.Tanihata等人首次提出了中子皮和中子晕的概念,用来解释实验上一些轻核的相互作用截面异常现象。对于丰中子核,其中子密度分布的半密度半径明显大于质子密度分布的半密度半径,我们称这种核为中子皮核。并用公式进行定量的描述,将中子与质子均方根半径之差定义为中子皮厚度,即δ_(np)=Rn-Rp。中子皮的研究对非对称性核物质状态方程及其对称能、中子星的结构及特性都有重要意义。按照定义,我们需要测量出中子、质子的均方根半径,进而可以得出中子皮的厚度。从这个角度出发,在理论上本文利用核物质的反应总截面及电荷均方根半径(或电荷改变截面)提取丰中子核Na(或B,C,N,O,F)同位素的中子、质子的密度分布,得出了中子、质子的均方根半径;在实验上测量了28-32Al同位素的电荷改变截面值。在理论方面,我们利用统计擦碎模型结合相互作用总截面和电荷均方根半径,提取Na同位素的中子密度分布,得到了Na同位素中子均方根半径。并利用电荷均方根半径,得出了质子均方根半径。最后由中子皮厚度公式进一步得出了Na同位素的中子皮厚度,25-31Na的δ_(np)的范围为(0-0.3 fm)。且δ_(np)随核的质子中子分离能之差的增加而增加,此结果与I.Tanihata等人用平均场理论预言的中子皮厚度的变化趋势完全一致,表明了用统计擦碎模型提取密度分布的方法是可行的。根据20-23Na的δ_(np)0,预言这些核可能存在质子皮结构。接下来我们将质子、中子半径常数引入统计擦碎模型中,并结合相互作用总截面和电荷改变截面实验数据提取了B,C,N,O,F同位素的质子和中子均方根半径,并得到了中子皮厚度,其变化趋势与理论也是完全一致的。并且通过比较发现,理论计算的质子均方根半径与目前实验结果十分吻合,同时也弥补了很多核的质子均方根半径的空缺。在实验方面,我们利用2012年5月兰州近代物理研究所重离子国家实验室进行的实验,离线分析处理了Al同位素的实验数据,在实验上测量了50MeV/A左右的28-32Al同位素的电荷改变截面值(σ_(cc))。其中28Al的σ_(cc)值为(1566.51±98.05)fm,29Al的σ_(cc)为(1528.36±78.12)fm,30Al的σ_(cc)为(1942.61±84.14)fm,31Al的σ_(cc)值为(2115.98±95.94)fm,32Al的σ_(cc)值为(2018.55±53.03)fm。这一结果有望与其他实验数据进行结合,提取质子中子均方根半径,并进一步提取中子皮厚度。
【关键词】:中子皮 统计擦碎模型 密度分布 电荷改变截面 相互作用截面
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(上海应用物理研究所)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:O571
【目录】:
  • 摘要5-7
  • Abstract7-15
  • 第一章 研究背景15-27
  • 1.1 原子核理论的发展15-19
  • 1.1.1 质子、中子的发现15-16
  • 1.1.2 奇异核的研究16-18
  • 1.1.3 中子皮厚度的介绍18-19
  • 1.2 束流装置的相关介绍19-27
  • 1.2.1 国外装置介绍19-21
  • 1.2.2 国内装置介绍21-23
  • 1.2.3 一些重要的实验结果23-27
  • 第二章 利用相互作用截面σ_I和电荷半径R_c提取20?31Na的中子皮厚度27-37
  • 2.1 研究方法介绍27-29
  • 2.2 计算过程分析29-31
  • 2.3 计算结果分析31-34
  • 2.3.1 输入文件分析31-32
  • 2.3.2 δ_(np)的结果分析32-34
  • 2.4 小结34-37
  • 第三章 利用电荷改变截面σ_(cc)和相互作用截面σ_I提取B, C, N, O, F同位素的中子皮厚度研究37-47
  • 3.1 研究方法介绍37-38
  • 3.2 相关计算过程分析38-43
  • 3.2.1 σ_(cc)的理论计算分析38-41
  • 3.2.2 输入参数对截面的调节过程分析41-43
  • 3.3 B, C, N, O, F同位素的δ_(np)提取43-46
  • 3.3.1 模型的稳定性检验43-44
  • 3.3.2 中子、质子均方根半径的提取结果44-46
  • 3.4 计算结果分析46
  • 3.5 小结46-47
  • 第四章 ~(28?32)Al的σ_(cc)实验测量47-61
  • 4.1 测量原理介绍47-49
  • 4.2 实验过程介绍49-52
  • 4.2.1 实验流程介绍49-50
  • 4.2.2 数据处理前的相关工作50-52
  • 4.3 数据分析52-57
  • 4.3.1 相关刻度工作52-53
  • 4.3.2 靶前靶后粒子鉴别53-55
  • 4.3.3 σ_(cc)的计算分析55-57
  • 4.4 实验结果57-59
  • 4.5 小结59-61
  • 第五章 总结与展望61-63
  • 5.1 总结61-62
  • 5.2 展望62-63
  • 参考文献63-67
  • 简历67-69
  • 发表论文和学术报告清单69-71
  • 致谢71-72

【参考文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 代智涛;中子皮厚度敏感探针研究[D];中国科学院研究生院(上海应用物理研究所);2015年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 施建青,吴锋民;热核中子皮厚度的微观研究[J];浙江工学院学报;1992年03期
2 李俊,沈刚,G.C.Hillhouse,孟杰;中子皮厚度与中子星半径[J];原子核物理评论;2005年01期
3 ;[J];;年期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 代智涛;中子皮厚度敏感探针研究[D];中国科学院研究生院(上海应用物理研究所);2015年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 李秀芳;轻丰中子核的中子皮厚度研究[D];中国科学院研究生院(上海应用物理研究所);2016年
2 李明华;暴马子皮化学成分分析及主要成分含量测定方法研究[D];北京中医药大学;2014年
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