激发态原子核的退激性质研究

发布时间：2020-07-22 21:27

【摘要】：中高能重离子碰撞中会产生具有较高的激发能和角动量的高激发态原子核。激发态原子核性质的研究对于探讨核物质状态方程、多重碎裂、液气相变、同位旋效应等具有重要意义。我们用同位旋相关的量子分子动力学模型(IQMD)和统计模型GEMINI来对比研究激发态原子核的退激性质。修改后的IQMD模型可以产生不同温度的激发态原子核,将其输入到IQMD模型和GEMINI模型中,分别通过自由演化和连续衰变进行退激。本文主要研究工作包括四个方面:碎裂机制:通过对不同温度下激发态原子核退激后产生的碎片进行分析,给出中等质量碎片平均多重数与温度的关系。采用逐事件分析的方法,给出两个模型产生的spallation、fission和multifragmentation三种类型的碎裂事件在不同温度下的比例,并据此探讨了IQMD模型和GEMINI模型关于碎裂机制的异同。液气相变:通过分析碎片的电荷分布,提取power-law拟合的有效参数τ_(eff),同时给出Campi散点图(碎片分布的二阶矩与最大尺寸碎片的关系),并提取碎片尺寸涨落参数γ_2。通过分析,发现IQMD模型提取的τ_(ef) _f和γ_2参数更加合理,由此给出可能的相变区间为T=8-10MeV。斜率温度:通过对碎片的动能谱分布进行拟合,给出用同位素~1H,~2H,~3H,~3He,~4He提取的斜率温度,发现两个模型提取的斜率温度都呈现出质量相关性,IQMD模型的提取结果与初始温度更加接近。与实验数据对比:通过模拟~(124)Sn-~(nat)Sn弹核碎裂实验中产生的激发态余核,将其输入到两个模型中分别进行退激,进而与实验数据的M_(IMF)-Z_(bound)关系进行比较。发现IQMD的结果与实验数据符合更好,GEMINI的结果与实验数据趋势接近。进一步的同位素分布对比显示,GEMINI能够较好的重现实验数据的宽度和形状,而IQMD给出的同位素分布宽度过大。综合来看,IQMD模型能够很好的描述激发态原子核的退激性质,在大部分情况下可以单独使用。
【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O571
【图文】：

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第 1 章引言第 1 章引言从 1912 年 α 粒子散射实验证实原子的核式结构，原子核的研究至今已有100 多年的历史。人类对微观世界的认识也从原子的“不可分割”性，到原子是由原子核与核外电子组成，再到原子核内质子、中子的发现，如今，夸克是我们现阶段认为的物质的最小组成单元。

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第 1 章引言在重离子碰撞研究初期，能够加速的重离子十分有限，不仅质量小，而且能量很低，束流强度也比较弱。七十年代以后，随着超重元素存在的预言、核核深部非弹碰撞 (DIC) 机制的发现等，越来越多的重离子加速器开始在世界各地建造，能量也从几十 MeV/u 甚至到几百 GeV/u 不等。目前的重离子碰撞研究主要分为低能、中能、高能和相对论能区。我国自主建造的兰州重离子加速器装置(HIRFL)、德国的 GSI 等可以用于中能重离子碰撞的研究[2]，同时，更高能量的重离子加速器如美国布鲁克海文的 AGS，欧洲 CERN 的 SPS，甚至极端相对论能区的 RHIC 和 LHC，为强子相、夸克-胶子等离子体等问题的研究提供了可能。未来重离子加速器将达到更高的能量和更高的亮度。

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在研究宇宙的演化起源、超新星爆炸以及中子星的形成等方面不断促进核天体物理学的发展。实际上，重离子物理的发展早已与其它学科相互交融，在医学上的重离子放射治疗、农业上的辐射育种、材料科学上的离子注入、能源上的核电开发等领域都获得了大量应用，创造了极大的经济、社会和科学价值。1.1.3 国内外重离子加速器发展现状重离子加速器是实现重离子碰撞，研究重离子核反应的首要工具。世界上大约有三十多台大型重离子加速器在运转或建设中。我国现在有北京放射性装置 BRIF 和兰州重离子加速器装置 HIRFL。BRI是在 HI-13 串列加速器的基础上进行升级改造，增加了质子回旋加速器、在线同位素分离器以及超导重离子直线增能器[4]，将它们组合到一起，进行联合使用。

【参考文献】