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核—核散射的微观光学势研究

马引群  
【摘要】: 核-核弹性散射相互作用微观光学势的研究是核物理学中一项基础性的研究。它不仅是描述核-核弹性散射的重要理论工具,也是进一步研究更为复杂核反应(例如,集体激发、破裂反应、核子转移反应、熔合反应以及裂变反应等)的理论基础。微观光学势的研究不仅从微观的角度有助于理解核反应机制,而且借助光学模型的分析也为那些缺乏弹性散射实验数据或难于获取数据的核反应提供可借鉴的数据(比如,丰中子、丰质子β不稳定核的核反应)。随着放射性束流装置在世界各地的建成,使人们探索滴线附近核的新现象成为可能。近年来有关奇异核(如,晕核)性质的理论研究引起了人们极大地兴趣,而奇异核(不稳定)-核散射相互作用微观光学势的研究是放射性束核物理研究的重要课题。本工作的目的是从基础理论出发,研究核.核散射的微观光学势,尤其是不稳定核-核散射的微观光学势。 基于Dirac-Bruecker-Hartree-Fock(DBHF)理论方法框架下,已经获得了核子-核散射同位旋相关的微观光学势,它已成功地描述了核子-核散射微分截面和自旋可观测量。将这个微观光学势推广到复合的入射粒子,把靶核看作一个散射体,利用折叠模型的计算技术我们获得核-核弹性散射微观光学势。应用这个微观光学势,我们研究了稳定核(例如,α、~6Li等)和不稳定核(例如,~6He,~(11)Li,~(11)Be等)与各种靶核的弹性散射。由于核-核碰撞的复杂性,二个复合粒子之间碰撞的完全微观处理至今没有解决。为了描述实验数据,在我们光学势计算中引进了二个重正化因子N_R和N_I。工作的目的是试图探索对核-核弹性散射微观光学势作统一的描述,在初步工作中我们并不希望通过调参去精确地拟合实验数据。因此我们没有仔细地去寻找对实验数据的最佳拟合参数。为了给出对微分截面实验数据的合理描述,通过目视的办法粗略完成了对二个参数的调节。 与实验数据的比较发现,我们理论模型给出的微观光学势的实部太深。这是由于核-核碰撞过程中二个Fermi球重叠的密度效应,在我们的折叠模型计算中没有对它作适当的处理。对稳定的入射粒子(例如,α-核散射)需要一个大缩减因子N_R,而对结构松散核~6He实部修正因子N_R近似等于1.0。这一结果也许表明对稳定和不稳定核,二个Fermi球之间的重叠效应是相当不同的。在我们理论模型中,DBHFG矩阵的虚部仅考虑最低阶的粒子-空穴激发。由于核-核散射非弹性过程是相当复杂,这个过程包含许多可能的非弹性道,例如集体激发道、破裂道等。而这些非弹性道对核-核弹性散射光学势的虚部有很大贡献。这样用我们模型获得的微观光学势的虚部一定是太浅。显然,对不稳定核(例如,~6He,~(11)Li,~(11)Be和~(17)F等)光学势虚部修正因子Ⅳ民N_1很大,而稳定核(例如,α)的民N_1较小。这个结论对各种靶核和不同入射能量是有效的。获得参数无关的核-核相互作用微观光学势仍然需要考虑更多的效应。我们提出的核-核弹性散射微观光学势理论模型对核-核散射的描述,尤其是对不稳定核-核弹性散射的描述是有价值的,对没有实验数据的核-核散射的光学势具有一定的预言能力。 低能d(d,γ)α辐射俘获反应S-因子实验和理论的研究在核天体物理学中占据着重要的位置。由于在核天体物理学感兴趣的能区(E_(c.m).<20keV)内,就目前的实验技术很难在实验室里获取这一能区S-因子的实验数据,所以从理论上获取这一能区天体物理学S-因子就显得尤为必要。对于低能d(d,γ)α辐射俘获反应,主要的电磁辐射跃迁是s波和d波的电四极跃迁。考虑到碰撞氘核的D态分量和~4He基态波函数D态分量的存在,采用直接辐射俘获方法我们研究了氘在质心系能量(E_(c.m).<3MeV)能区的辐射俘获反应d(d,γ)α口。我们理论模型波函数的计算使用了唯象的Woods-Saxon势,通过再现d-d系统的结合能和由共振群方法计算的d-d系统弹性散射相移,我们获得了d-d系统束缚态和散射态Woods-Saxon势的势参数。理论预言的S-因子很好地再现了(E_(c.m).<3.0MeV)能区天体物理学S-因子的实验数据。由于在0~20keV能区缺乏实验数据,将S-因子的理论外推到恒星能区,由此我们对d(d,γ)α反应天体物理学S-因子的推荐值是S(O)=5.9×10~(-6)keV.b。同时,我们获得的~4He基态中D-态的混合几率在5.4%~13.4%之间,这一结果与用现代核力预言的~4He基态中D-态几率范围9.89%~16.04%是基本一致的。


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