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重离子熔合、碎裂反应的量子输运理论研究

蒋翔  
【摘要】:低能重离子核反应一直是核物理研究的重要课题,它是研究原子核结构以及核力的重要途径。当反应能量在库仑位垒附近时,由于Pauli不相容原理的限制,核子的平均自由程很长,平均场起主要作用。核结构效应与量子效应会对反应产生显著影响,同时,库仑排斥力与核吸引力之间会表现出强烈的竞争关系;随着反应能量的升高,核子-核子碰撞开始起作用,平均场与两体碰撞之间也会出现竞争关系;这些都使得低能区的反应机制变得非常复杂。本文从微观量子多体理论出发,主要研究了以下三部分内容: (一)利用时间相关的Hatree-Fock(TDHF)方法及密度约束的TDHF(DC-TDHF)方法研究了低能重离子熔合反应中的非中心效应以及静态形变效应。结果表明,在弹靶都是球形核的熔合反应中,核-核相互作用势(不考虑离心势)和有效质量都依赖于碰撞参数,这种依赖关系(非中心效应)随体系的增大而变强。当能量在库仑位垒附近时,非中心效应使熔合截面明显降低。当能量高出库仑位垒很多时,非中心效应对熔合截面几乎没有影响。本工作中还考虑了弹靶有一个是变形核的情况(只考虑prolate形变),由于形变伴随着原子核单粒子能级和壳结构的改变,这属于量子效应的范畴。因此本文还讨论了这种量子效应以及非中心效应对熔合激发函数的影响。 (二)在能量高于库仑位垒较多时,平均场与核子-核子碰撞之间有着竞争关系,因此从微观角度澄清单体耗散与两体耗散的关系非常重要。以往得到的结果依赖于所采用的模型,单体耗散与两体耗散之间的关系存在很大的不确定性。本文采用ImQMD模型结合一维宏观输运方程研究了低能情况下对称体系熔合反应中的能量耗散过程。通过限制ImQMD模型中的两体碰撞,进而研究了单体耗散与两体耗散的关系。由于两体碰撞会阻碍核子转移过程,减弱单体耗散的强度。因此,一旦体系中存在着两体碰撞,体系的能量耗散过程就不能简单地分解为单体耗散与两体耗散的叠加,二者之间存在着关联。 (三)利用ImQMD模型结合GEMINI++退激发程序研究了15A MeV238U+197Au的三分裂反应。该反应的出射道以三分裂和四分裂为主,与对称的15A MeV197Au+197Au的三分裂反应存在很大的区别。后者主要以两分裂为主。单独采用ImQMD模型无法给出正确的结果,而考虑产物的退激发过程以后,可以很好地再现实验数据。动力学过程的分析表明,在较小的碰撞参数下,弹靶先要经历深部非弹性碰撞,这一过程主要伴随着大量核子从197Au向238U转移。


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