对称能与重离子碰撞中轻质量碎片的集体流

发布时间：2020-10-09 16:02

　　核物质状态方程,即核子能量与核物质密度、同位旋不对称度及温度的热力学关系,一直以来都是核物理领域的研究热点。尤其是近年来,随着世界各地放射性束流装置的大力建设与发展,状态方程的同位旋自由度引起人们高度关注。虽然人们已经基本掌握在一定密度范围内的同位旋对称核物质的状态方程(其不可压缩系数K0=200-260MeV),但是,目前对于同位旋非对称核物质的性质认识还非常有限,其最大的不确定性来自密度依赖的对称能。而对称能的知识对理解奇特核的性质、放射性核重离子碰撞及中子星的结构都至关重要。因此,实验与理论上都在对它开展大力的研究。直到最近,在饱和点(ρ0)附近的对称能才被约束在一个相对较窄的范围,但对于高密度区的对称能仍然很不清楚。重离子碰撞实验结合输运模型是目前研究核状态方程或对称能高密行为最重要的手段之一。最近,德国重离子研究中心的FOPI实验组给出了一系列中能(入射能量从90A MeV到1500A MeV)重离子碰撞中的观测量,如轻质量碎片的产额、核阻止本领、集体流等,为我们进一步精确约束不可压缩系数K0、更新改进输运模型和提取对称能的密度依赖行为提供了新的机会。我们对极端相对论量子分子动力学(UrQMD)模型的平均场、碰撞项及碎片构建方法做了改进与更新。使用Skyrme能量密度泛函给出UrQMD模型中的势能参数,选取了更多不同特性的Skyrme势；更新了介质修正的核子核子碰撞截面及Pauli阻塞部分；考虑了同位旋无关和相关的碎片构建方法。通过细致的研究这三个部分对观测量的影响,我们发现,(1).很难利用现有的数据与模型对K0给出更加精细的约束；(2).介质修正的核子核子碰撞截面对轻质量碎片的核阻止和集体流影响很明显；(3).碎片的构建方法对碎片集体流的影响较弱,尽管它会显著的影响碎片的产额。同时我们发现,一组特定的模型参数设置能够很好的解释大多数实验数据。在更新的UrQMD模型的框架下,通过选取19组同位旋标量性质(如K0)相似,而同位旋矢量性质(如对称能斜率参数L)差别较大的Skyrme参数,而且,为了研究同位旋标量部分的不确定性对结果的影响,还选取了2组K0较大的Skyrme参数,研究了不同快度区间内中子、质子(氢同位素)椭圆流随横动量的变化。发现中子-质子(氢同位素)椭圆流之差(v2n-v2p)和比(v2n/v2p)敏感于对称能的斜率参数L,特别是在非中心快度区间内低横动量端的v2n/v2p尤为敏感,而对K0和介质修正的截面不敏感。通过与FOPI/LAND横动量依赖的v2n/v2H数据比较,在95%的可信区间给出L=89±45MeV。同时比较了FOPI/LAND给出的积分椭圆流的数据,v2n-v2p、v2n/v2p、v2n-v2H、和v2n/v2H给L的中心值约为85MeV。考虑到实验上使用不同的选择事件的方法对数据结果的影响,还比较了使用ERAT方式给出的积分椭圆流的实验数据,给出L的中心值为110MeV。这些结果与先前UrQMD模型及Tubingen量子分子动力学模型利用相同的实验数据给出的结果有很好地一致性,而与目前有关文献使用π-/π+给出的对称能约束结果都不相同。此外,还发现,在非中心快度区间内3H与3He椭圆流之差敏感于对称能。
【学位单位】：兰州大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2014
【中图分类】：O571.6
【文章目录】：
中文摘要
Abstract
第一章绪论
    1.1 核状态方程及对称能
    1.2 对称势及核子有效质量
    1.3 重离子碰撞中的集体流
        1.3.1 直接流
        1.3.2 椭圆流
    1.4 研究目的和主要内容
第二章输运模型
    2.1 玻尔兹曼类输运模型
    2.2 量子分子动力学类输运模型
    2.3 极端相对论量子分子动力学模型
第三章 UrQMD模型的改进
    3.1 改进一：平均场部分
    3.2 改进二：碰撞项部分
    3.3 改进三：碎片的构建方式
第四章轻质量碎片的核阻止及集体流
    4.1 模型参数设置
    4.2 碎片产额与核阻止本领
    4.3 轻质量碎片的集体流
        4.3.1 介质修正的核子核子散射截面对集体流的影响
        4.3.2 平均场和碎片构建方式对集体流的影响
第五章对称能密度依赖行为的探究
    5.1 低密区对称能
    5.2 高密区对称能
        5.2.1 质子与中子的椭圆流
        5.2.2 ~3H与~3He的椭圆流
第六章总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
在学期间的研究成果
致谢

【共引文献】