利用中能重离子核反应产生的光子研究原子核的性质
发布时间：2022-01-06 00:24
在本文中,我们主要利用中能重离子核反应中产生的光子研究原子核的性质,包括利用巨偶极共振现象（GDR）研究形变核的性质和利用高能光子作为探针研究原子核的液气相变性质和集体流现象。首先,在扩展的量子分子动力学模型（EQMD）框架下,我们系统性地研究了Sm（A=134-154）和Nd（A=130-150）两个同位素链的GDR能谱与原子核形变参数的关系。在该工作中,先对理论计算的结果与实验测量的数据展开对比,从而验证了模型和GDR理论计算方法的可靠性。与此同时,还预言了 134,136,138Sm和130,132,134Nd六个核素的GDR能谱。随后,研究了形变核的长短轴GDR能谱的共振峰位Em和长短轴共振峰位之差ΔEm随质量数的变化,发现它们极度地依赖于原子核的形变大小。然后,进一步定量地研究了ΔEm/（?）m与形变参数β的关联,得到在Sm同位素链中ΔEm/（?）m=0.69402β-0.00869,在Nd同位素链中ΔEm/（?）m=0.53845β-0.02872,证明了形变核的共振峰位与形变参数成正比。最后,我们还研究了 150Nd的GDR能谱的对称能依赖性,发现利用EQMD模型研究形变...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)上海市
【文章页数】：125 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
物质结构的简明示意图，取自文献[2]
第1章引言态的认识。三是重离子物理成为核物理研究的重要方面。新元素、新核素的合成基本都是借助重离子核反应。原子核高自旋态的产生及导致的超形变、巨形变核形态的发现以及极端条件下原子核的性质也只能在重离子核反应中实现。四是核子更深层次结构。相对论重离子碰撞提供了研究强子相到夸克-胶子等离子体相相变的机会。图1.2核素图。Figure1.2Nuclearlandscape.根据重离子核反应中束流能量的划分，可以将其分为四个能区[5,6]：1.低能区，库伦位垒～15MeV/nucleon。在该反应能区，平均场效应占主导;2.中能区，15～200MeV/nucleon。这个能区的反应机制非常复杂，存在平均场效应、两体碰撞和泡利阻塞效应三种机制相互竞争；3.相对论能区，200MeV/nucleon～10GeV/nucleon，此能区主要是核介质中的核子-核子相互作用；4.超相对论能区，大于10GeV/nucleon，该能区主要用于寻找夸克-胶子等离子体(QGP)相变。根据本文的研究内容，下面将简单介绍中能重离子核反应、中能重离子核反应中光子的产生机制、巨偶极共振现象以及高能光子的研究背景。1.1中能重离子核反应通常人们把质量数大于4或电荷数大于的核之间的碰撞，称为重离子碰撞。原子核是指将原子中的电子都剥离后剩下的离子，但是离子不一定要将电子完全剥离，这只是一个较一般的概念。在重核碰撞实验中，束流粒子一般并未完全被电离，所以重核碰撞被称为重离子碰撞，在此过程中发生的核反应，就称为3
如，，)引起的核反应相比，重离子核反应具有下列一些特点：重离子的原子核序数比轻粒子大，所以它与靶核的库伦相互作用更强；重离子核反应中形成的合成体系的激发能更容易达到几十MeV，甚至100MeV以上；重离子的质量数大，与每核子入射能量相同的轻粒子相比，合成体系获得的角动量可以很大；重离子的德布罗意波长较短。在重离子核反应中，入射能量(/)、碰撞参数(b)以及参与反应的弹核和靶核共同决定了重离子核反应的反应机制[6]。其中，/的大小决定了核子相对运动的德布罗意波长()和反应过程中核子的平均自由程()，如图1.3所示。可以看到，随/的增加呈逐渐减小的趋势。当/小于10MeV，同核的尺寸(R)可比较。在/为几十个MeV能量下，与核子相互作用距离(d)接近。对于核子的平均自由程，当/<10MeV时，大于R，此时核子-核子散射以平均场为主要作用；当/>1GeV时，小于R，此时核子-核子两体碰撞起主导作用；考虑了核子的费米性质后，处于中间过渡区的中能重离子核反应则由平均尝两体碰撞和泡利阻塞共同决定反应机制的基本特征[8]。图1.3相对运动的德布罗意波长(a)和核子的平均自由程(b)随入射能量的变化,取自文献[8]。Figure1.3Therelativewavelengthofthesystem(a)andthemeanfreepathofthenucleons(b)asafunctionofincidentenergy[8].碰撞参数是指弹核和靶核在反应平面垂直于束流方向的距离，如图1.4所示。它反映了弹核和靶核相互作用的激烈程度[6]。当碰撞参数b较大时，即>+，重离子与靶核的相互作用只有库伦作用，此时只能发生卢瑟福散射和库伦激发；当≈+时，核力开始起作用，只是作用时间很短，弹核和靶核相切而过，可能发生弹性散射、非弹性散射以及准弹性散射，期间会有少4
【参考文献】：
期刊论文
[1]利用EQMD模型对原子核基态性质的研究[J]. 王闪闪,曹喜光,张同林,王宏伟,张国强,方德清,钟晨,马春旺,何万兵,马余刚. 原子核物理评论. 2015(01)
[2]EQMD模型在轻核奇异结构研究中的应用[J]. 何万兵,曹喜光,马余刚,方德清,王宏伟,张国强,周铖龙,王闪闪,吕明,代智涛,刘应都,蔡翔舟. 核技术. 2014(10)
[3]Impact parameter and beam energy dependence for azimuthal asymmetry of direct photons and free protons in intermediate energy heavy-ion collisions[J]. 刘桂华,马余刚,蔡翔舟,方德清,沈文庆,田文栋,王鲲. 中国物理C. 2009(S1)
博士论文
[1]中能重离子碰撞中输运性质以及电磁场效应研究[D]. 邓先概.中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所) 2019
[2]奇异结构原子核的巨偶极共振性质研究[D]. 何万兵.中国科学院研究生院（上海应用物理研究所） 2015
本文编号：3571339
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)上海市
【文章页数】：125 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
物质结构的简明示意图，取自文献[2]
第1章引言态的认识。三是重离子物理成为核物理研究的重要方面。新元素、新核素的合成基本都是借助重离子核反应。原子核高自旋态的产生及导致的超形变、巨形变核形态的发现以及极端条件下原子核的性质也只能在重离子核反应中实现。四是核子更深层次结构。相对论重离子碰撞提供了研究强子相到夸克-胶子等离子体相相变的机会。图1.2核素图。Figure1.2Nuclearlandscape.根据重离子核反应中束流能量的划分，可以将其分为四个能区[5,6]：1.低能区，库伦位垒～15MeV/nucleon。在该反应能区，平均场效应占主导;2.中能区，15～200MeV/nucleon。这个能区的反应机制非常复杂，存在平均场效应、两体碰撞和泡利阻塞效应三种机制相互竞争；3.相对论能区，200MeV/nucleon～10GeV/nucleon，此能区主要是核介质中的核子-核子相互作用；4.超相对论能区，大于10GeV/nucleon，该能区主要用于寻找夸克-胶子等离子体(QGP)相变。根据本文的研究内容，下面将简单介绍中能重离子核反应、中能重离子核反应中光子的产生机制、巨偶极共振现象以及高能光子的研究背景。1.1中能重离子核反应通常人们把质量数大于4或电荷数大于的核之间的碰撞，称为重离子碰撞。原子核是指将原子中的电子都剥离后剩下的离子，但是离子不一定要将电子完全剥离，这只是一个较一般的概念。在重核碰撞实验中，束流粒子一般并未完全被电离，所以重核碰撞被称为重离子碰撞，在此过程中发生的核反应，就称为3
如，，)引起的核反应相比，重离子核反应具有下列一些特点：重离子的原子核序数比轻粒子大，所以它与靶核的库伦相互作用更强；重离子核反应中形成的合成体系的激发能更容易达到几十MeV，甚至100MeV以上；重离子的质量数大，与每核子入射能量相同的轻粒子相比，合成体系获得的角动量可以很大；重离子的德布罗意波长较短。在重离子核反应中，入射能量(/)、碰撞参数(b)以及参与反应的弹核和靶核共同决定了重离子核反应的反应机制[6]。其中，/的大小决定了核子相对运动的德布罗意波长()和反应过程中核子的平均自由程()，如图1.3所示。可以看到，随/的增加呈逐渐减小的趋势。当/小于10MeV，同核的尺寸(R)可比较。在/为几十个MeV能量下，与核子相互作用距离(d)接近。对于核子的平均自由程，当/<10MeV时，大于R，此时核子-核子散射以平均场为主要作用；当/>1GeV时，小于R，此时核子-核子两体碰撞起主导作用；考虑了核子的费米性质后，处于中间过渡区的中能重离子核反应则由平均尝两体碰撞和泡利阻塞共同决定反应机制的基本特征[8]。图1.3相对运动的德布罗意波长(a)和核子的平均自由程(b)随入射能量的变化,取自文献[8]。Figure1.3Therelativewavelengthofthesystem(a)andthemeanfreepathofthenucleons(b)asafunctionofincidentenergy[8].碰撞参数是指弹核和靶核在反应平面垂直于束流方向的距离，如图1.4所示。它反映了弹核和靶核相互作用的激烈程度[6]。当碰撞参数b较大时，即>+，重离子与靶核的相互作用只有库伦作用，此时只能发生卢瑟福散射和库伦激发；当≈+时，核力开始起作用，只是作用时间很短，弹核和靶核相切而过，可能发生弹性散射、非弹性散射以及准弹性散射，期间会有少4
【参考文献】：
期刊论文
[1]利用EQMD模型对原子核基态性质的研究[J]. 王闪闪,曹喜光,张同林,王宏伟,张国强,方德清,钟晨,马春旺,何万兵,马余刚. 原子核物理评论. 2015(01)
[2]EQMD模型在轻核奇异结构研究中的应用[J]. 何万兵,曹喜光,马余刚,方德清,王宏伟,张国强,周铖龙,王闪闪,吕明,代智涛,刘应都,蔡翔舟. 核技术. 2014(10)
[3]Impact parameter and beam energy dependence for azimuthal asymmetry of direct photons and free protons in intermediate energy heavy-ion collisions[J]. 刘桂华,马余刚,蔡翔舟,方德清,沈文庆,田文栋,王鲲. 中国物理C. 2009(S1)
博士论文
[1]中能重离子碰撞中输运性质以及电磁场效应研究[D]. 邓先概.中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所) 2019
[2]奇异结构原子核的巨偶极共振性质研究[D]. 何万兵.中国科学院研究生院（上海应用物理研究所） 2015
本文编号：3571339
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