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《中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所)》 2018年
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95 MeV/nucleon ~(12)C碎裂反应中粒子发射机制研究

田国玉  
【摘要】:中能重离子碰撞是当前国际上核物理研究的前沿领域,它不仅对核物理本身而且对于核天体物理的研究都具有重要的意义。中能重离子碰撞中,核子的费米运动和多体关联是重要的研究课题,它们对于碰撞动力学过程和末态产物的特征具有重要的影响。轻带电粒子的发射和中等质量碎片的形成可以作为研究这两种效应的重要探针。基于反对称化的分子动力学(Antisymmetrized Molecular Dynamics,AMD)模型,本论文主要研究了95 MeV/nucleon ~(12)C+~(12)C系统中的粒子发射机制,并详细讨论了核子的费米运动和团簇关联效应对粒子产生的影响。结果如下:1)利用AMD-FM研究~(12)C+~(12)C反应中的粒子发射机制(核子费米运动研究)基于95 MeV/nucleon的~(12)C+~(12)C实验数据,论文中首先利用运动源模型拟合了质子和α粒子的能谱。运动源模型中包含三种源:类弹碎片(PLF)源、中速(IV)源、类靶碎片(TLF)源。为了从微观角度更加深入地研究粒子发射机制,论文中利用反对称化的分子动力学(AMD)模型、修正的AMD模型(AMD-FM)和约束的分子动力学(CoMD)模型,并结合统计衰变模型GEMINI++分别计算了轻带电粒子和中等质量碎片的角分布和能谱,并与实验数据进行了详细比较。计算结果表明,对于轻带电粒子,只有AMD-FM模型的计算结果能够很好地再现实验数据,特别是对轻带电粒子能谱中的IV源成分符合最佳。但是,AMD-FM模型的计算结果高估了轻带电粒子能谱中的PLF源成分。对于中等质量碎片,尽管AMD和AMD-FM模型计算的角分布在_(7)(6(7)≤15°范围内非常相似,但是大部分碎片的产额比实验数据小2–10倍。对轻带电粒子能谱进一步研究表明,~3He粒子的产生机制与其它几种轻带电粒子有所不同。~3He粒子主要来源于动力学碰撞阶段,次级衰变过程产生的~3He粒子很少。研究发现,AMD-FM模型在核子-核子碰撞过程中引入的核子费米运动明显增加了泡利允许的碰撞数目,进而增强了碰撞中的核阻止本领,这是AMD-FM模型能够更好地描述轻带电粒子能谱的2)利用AMD-Cluster研究~(12)C+~(12)C反应中的粒子发射机制(团簇关联效应)上述研究中,AMD和AMD-FM模型计算结果并不能很好地再现中等质量碎片的IV源成分,这是由于模型中没有考虑团簇关联效应造成的。为此,我们利用考虑了团簇关联效应的反对称化的分子动力学模型AMD-Cluster,继续研究95 MeV/nucleon ~(12)C+~(12)C反应系统中粒子发射机制,并重点关注团簇关联效应对中等质量碎片形成的影响。AMD-Cluster模型是AMD模型的改进版本,在核子-核子剩余相互作用而引起碰撞的末态引入了团簇关联效应来形成A≤4的轻团簇,同时也考虑了轻团簇之间的关联来形成A≤9的轻原子核。计算结果表明,考虑了团簇关联的AMD-Cluster模型在结合统计衰变模型GEMINI++之后给出的轻带电粒子和中等质量碎片的角分布和能谱在一定程度上能够很好地再现实验数据,特别是α粒子的角分布。具体而言,对于质量数A=9–12的中等质量碎片,AMD-Cluster模型结合GEMINI++给出的角分布在_(7)(6(7)20°范围内高估了实验数据。这个角度范围内发射的中等质量碎片主要来源于炮弹和靶核的重叠区域。通过分析中等质量碎片的激发能分布,发现一部分初级碎片在GEMINI++中没有完全彻底的衰变,它们作为次级碎片存活了下来。利用每一种碎片的粒子衰变阈值,对这些存活下来的次级碎片进行强制衰变,得到的中等质量碎片角分布在整个角度范围可以符合实验数据。最后,论文还详细地讨论了~6Li和~8B碎片的发射机制。研究结果表明,团簇关联效应对中能重离子碰撞中的中等质量碎片发射具有显著的影响,特别是对于中等质量碎片的中速源成分的发射。
【学位授予单位】:中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:O571.6

【参考文献】
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