重离子碰撞中熔合位垒的研究

熔合位垒的研究对熔合反应以及超重核合成有重要的意义。在改进的同位旋相关的量子分子动力学(ImIQMD)模型框架下,提取了熔合反应体系40Ca+40Ca,48Ca+208Pb,48Ca+204Pb和16O+154Sm的熔合位垒。研究了壳修正能对熔合位垒的影响、动力学位垒的能量依赖性、同位旋效应以及形变核的方向效应。计算发现壳修正能降低了熔合反应的位垒。在研究动力学位垒的能量依赖性时,发现位垒高度和位垒半径表现出相反的能量依赖行为。在动力学反应中,当两个核距离接近时,缺中子体系的库仑势同样表现出一定的能量依赖性。对于丰中子体系,由于中子屏蔽作用,库仑势基本没有能量依赖性。     

近垒能区6Li+208Pb熔合激发函数测量

测量了6Li+208Pb熔合反应近垒能区全熔合截面,并与考虑非弹道耦合和不考虑耦合的CCFUS程序计算做了比较. 结果表明在垒上能区,破裂使熔合截面减小,在垒下能区,破裂对熔合截面的影响基本上可以忽略.     

近垒能区^Li＋^208Pb熔合激发函数测量

测量了^Li ^208Pb熔合反应近垒能区全熔合截面，并与考虑非弹道耦合和不考虑耦合的CCFU5程序计算做了比较。结果表明在垒上能区，破裂使熔合截面减小，在垒下能区，破裂对熔合截面的影响基本上可以忽略。     

弱束缚原子核引起的熔合反应机制研究

弱束缚原子核引起的熔合反应机制研究是近几十年中实验核物理研究的重要课题之一。相比于放射性核束，加速器提供的稳定弱束缚原子核束流的强度要高几个数量级，利用稳定弱束缚原子核作为弹核进行反应机制的研究，可以在保证统计性和准确性的基础上，深入研究原子核的破裂、转移等反应道对熔合过程的耦合作用。已有很多实验数据表明，在库仑位垒附近，弱束缚原子核引发的熔合反应有很多有趣的现象，例如完全熔合截面的“垒下增强”和“垒上压低”。本文主要回顾近年来弱束缚原子核“垒上压低”的研究结果，并探讨造成“垒上压低”的可能原因。完全熔合截面“垒上压低”的主要原因是弱束缚原子核在进入熔合位垒之前发生破裂，从而降低了完全熔合反应道的入射通量。同时，实验研究表明完全熔合截面压低的程度可能与靶核质量数以及靶核结构相关。目前，在实验上对弱束缚原子核引起的熔合反应研究主要有3种测量方法，分别为$\gamma$射线测量方法、带电粒子测量方法以及带电粒子-$\gamma$射线符合测量的方法。其中，带电粒子-$\gamma$射线符合测量的方法在反应道鉴别方面具有明显的优势。本文对这3种测量方法进行了概要介绍，并就国内外对运用这3种方法开展的研究进行了介绍，包括本研究组在此方面的研究工作。此外，对弱束缚原子核引起的熔合反应近期在理论方面的研究工作也做了些介绍。     

重离子极端垒下熔合

采用Skyrme能量密度泛函研究重离子极端垒下熔合反应。基于Skyrme能量密度泛函以及扩展的Thomas-Fermi近似得到的入射道熔合势垒,结合我们提出来的经验的势垒分布函数,计算了一系列熔合体系的近垒熔合截面,与实验数据能很好地符合。进一步考虑熔合势垒曲率的能量依赖,研究了一些体系的极端垒下熔合,发现极端垒下熔合截面深度压低现象能被满意地再现。     

亲和力对熔合反应位垒的影响

熔合反应的宏观形变位能由推广的液滴模型来确定,它包括体积能、表面能、库容能、亲和力效应、质量的不对称性和精确的核半径.在过去裂变研究中,人们假定表面能和库仑能控制着位垒的高度和宽度.表面能也只考虑表面张量力效应,并不包括颈部或刚形成的碎片的表面之间吸引核力的贡献.在推广的液滴模型中,亲和力考虑了这些附加的表面效应.在两个核的接触点,亲和能达到最大值,它的两边逐渐减少直到零.亲和能减少位垒的高度并移动位垒峰的位置,它对应于吸引的亲和力和排斥的库仑力之间平衡的两个分开碎片的位置.研究表明:对于超重核熔合过程,亲和能使得宏观形变位能有一个宽的坑(pocket),它对应于核的大形变.对于轻的核–核系统,这种现象不出现.     

库仑位垒附近熔合反应的研究

利用改进的量子分子动力学研究了16?O?+?16?O库仑位垒附近的熔合反应,用连接函数的方法对体系的表面能做了改进.利用这种方法避免了非物理的核子发射,熔合截面有了明显的增加,这是因为体系的表面形变效应可以通过连接函数来体现,从而抑制了弹靶在熔合过程中非物理的核子发射.     

~(46,50)Ti+~(124)Sn熔合反应中耦合道效应的理论研究（英文）

近库仑位垒重离子俘获与熔合是一个典型的多位垒穿透过程。在本征道的理论框架下,多反应道的耦合会使得单个位垒分离成一系列的分立位垒。基于位垒分布的思想,我们最近发展了一个经验的耦合道(ECC)模型,并系统地研究了220个反应体系的俘获激发函数。最近,实验报道了熔合反应~(46,50)Ti+~(124)Sn俘获激发函数的测量结果。本文将简要介绍该ECC模型,并结合通用熔合函数(UFF)的约化方法,利用该模型研究熔合反应~(46,50)Ti+~(124)Sn中的耦合道效应。UFF的约化结果表明,相比于~(50)Ti+~(124)Sn,~(46)Ti+~(124)Sn的垒下俘获截面有额外的增强。ECC模型成功地再现了实验测得的俘获激发函数,并表明,~(46)Ti+~(124)Sn垒下俘获截面的额外增强来源于正Q值的中子转移效应。     

极深垒下熔合反应中扩散过程的研究

基于弹核和靶核接触后的泡利阻塞效应，引入了一个新的扩散因子来描述在极深垒下能区熔合反应中的阻碍现象。在本工作中，熔合截面假定由两部分的乘积构成:克服库仑势垒的隧穿因子和两个反应核接触后的扩散因子。前者可以由耦合道方法来描述，后者则由入射的能量和系统的温度决定。对存在阻碍现象的21个熔合体系进行了详细分析，发现扩散因子在熔合阻碍的实验阈值能量附近起到了重要的作用。此外，以负Q值熔合体系64Ni+64Ni和正Q值熔合体系24Mg+30Si为例，发现熔合截面以及两个重要表象(天体S因子和对数导数)的计算结果与实验数据具有较好的一致性。     

用中能重离子反应合成新核素的一种可能机制

合成远离β稳定线核素,进而研究它的性质,发现原子核结构的新规律,是核物理研究的重要课题之一。迄今为止,重离子核反应已成为合成新核素的重要手段。人们利用低能(库仑位垒附近)重离子核反应合成新核素,主要通过熔合蒸发、若干个核子的转移和深部非弹性碰撞等反应过程。经过多年的努力,已得到许多的研究成果。中能(20-100MeV/A)重离子加速器的建成和中能区重离子核反应的研究,给核素合成工作带来新的发展和希望。     

近垒及垒下12C+93Nb的蒸发剩余核截面

使用离线γ测量技术在实验室系28.3MeV至45.7MeV的能区首次测量了¹²C+⁹³Nb反应产生的8个核素及同质异能态的激发函数.使用包括非弹性激发和α转移道的简单耦合道模型,结合统计蒸发程序对实验结果进行拟合.计算结果能较好地重现强截面的中子蒸发道(xn)的激发函数.而对于弱的质子(xpyn)特别是α粒子(xαyn)蒸发道的截面,实验测量明显高于模型计算结果.α转移道与入射道耦合作为熔合反应的门庭态使垒下能区重离子熔合截面有很大的加强,实验测量与理论计算的比较表明对于¹²C+⁹³Nb反应系统在垒下能区可能存在着很强的α转移截面.     

张量力在~(16)O+~(16)O熔合动力学中的效应

利用时间相关Hartree-Fock理论和完整Skyrme有效相互作用研究了~(16)O+~(16)O碰撞在库仑位垒附近的熔合动力学。数值计算是在没有任何对称性约束的三维笛卡尔基下完成。将时间相关Hartree-Fock理论和冻结密度近似下的能量密度泛函方法给出的库仑位垒与实验结果进行了比较,发现同位旋标量的张量项能降低自旋饱和体系~(16)O+~(16)O的库仑位垒,而库仑位垒高度随着同位旋矢量的张量项的耦合常数减小而降低。并计算了包含和不包含张量力的~(16)O+~(16)O熔合截面,发现张量力对~(16)O+~(16)O碰撞在库仑位垒附近的熔合动力学影响较小。     

裂变位垒参数的推荐和裂变位垒参数库

通过分析和计算锕系核裂变截面和全套中子反应截面获取了一组锕系核的裂变位垒参数.Fm)在此基础上,广泛收集实验裂变位垒参数,通过比对和评价,推荐了本组的129个核素(109Cd—255的实验裂变位垒参数.此外,对收集的不同裂变位垒参数作了分析与评价,推荐了7组实验和1组模型计算的裂变位垒参数,并组建了中国评价核参数库裂变位垒参数子库(CENPL FBPL). The fission barrier parameters for actinide nuclei were obtained by analysis and calculations of fission cross-sections and complete neutron reaction cross sections. A lot of experimental fission barrier parameters from different authors were collected. A set of fission barrier parameters for 129 nuclei ranging from~(109)Cd~( ) to~(255)Fm were recommended after performing comparisons, evaluations and systematics extrapolations for these extracted fission barrier parameters in model calculations of fissi...     

晕核及弱束缚核的近垒熔合

阐述了晕核近垒熔合反应研究的意义;叙述了理论上关于晕核破裂与入射道相对运动的耦合使熔合截面增强还是阻禁了晕核熔合两种相反观点的争论,以及晕核熔合反应实验研究的现状;探讨了用弱束缚核代替晕核进行实验研究以求对理论上的争论作出判断的构想．     

Skyrme能量密度泛函在深度垒下熔合反应中的初步应用

基于Skyrme能量密度泛函并对动能密度按扩展的Thomas-Fermi半经典近似展开到四阶项,探索了深度垒下熔合反应的熔合截面急剧下降现象。通过分析熔合反应的入射道势和熔合截面来选择Skyrme参数,进而探索了深度垒下熔合反应与核物质状态方程之间的关系。     

~(12)C+~(159)Tb,~(12)C+~(165)Ho熔合截面的测量

我们测量了库仑位垒附近~(12)C+~(159)Tb、~(12)C+~(165)Ho反应的熔合截面.实验中用Si(Li)X射线谱仪离线测量了蒸发余核的特征K-x射线能谱,从而得到了蒸发余核的半寿命及其蒸发余核生成分支比.最后获得了熔合截面,并与理论计算值进行了比较.     

近垒熔合机制的动力学研究

通过考虑动力学中的壳效应, 对同位旋相关的量子分子动力学模型做了进一步改进, 并利用改进的量子分子动力学模型对近垒熔合机制做了动力学研究. 对轻系统的熔合反应, 改进的模型能够给出与实验结果一致的熔合激发函数, 同时, 对重系统的俘获截面也能给出与实验测量值基本一致的计算结果, 尤其是对近垒或垒下区域也能作出很好的描述. 作为对模型的进一步检验, 对核--核相互作用势做了静态研究, 并与亲近势的结果做了比较.     

40, 48Ca+90, 96Zr近垒熔合反应的动力学研究

发展了一种改进的量子分子动力学模型,并用这一模型研究了40,48Ca+90,96Zr的近垒熔合反应.改进的量子分子动力学模型能很好地描述一系列核,从6Li到208Pb,的基态性质及它们的时间演化.在相同参数下计算得到的40Ca+90Zr以及40Ca+96Zr这两个熔合反应的激发函数与实验结果都符合得相当好.在分析丰中子核熔合截面增强机制中,发现丰中子核熔合反应初始阶段颈部的N/Z值明显偏大,促使反应中动态位垒降低,从而引起了丰中子核反应熔合截面的增强. An improved Quantum Molecular Dynamics (QMD) model is proposed and the fusion reactions 40, 48Ca+90, 96Zr are studied by using this model. With our improved QMD model, the ground state properties and their time evolution of nuclei from 6Li to 208Pb can be reproduced reasonably well and the excitation functions of fusion cross section for reactions40Ca+96Zr and 40Ca+96Zr at near barrier can be reproduced remarkably well with the same set of parameters...     

能量稍高于库仑位垒的~(12)C+~(209)Bi反应的半经典分析

对于入射能量稍高于库仑位垒的较轻的重离子引起的反应,假定宏观摩擦力可以忽略,根据半经典理论,从拟合弹散的经典偏转函数出发,用统一的框架计算获得反应机制按入射道轨道角动量的分类图.此外,在K-G角分布公式中增加了一个反映Q-窗效应的转移几率因子,得出了计算转移反应的半经典的能量微分截面公式.数值计算结果,包括弹散角分布、淮弹性转移过程中出射a粒子的角分布和能谱、金融合截面、融合-裂变截面以及中子蒸发的激发函数等与本所发表的~(12)C+~(209)Bi反应的实验数据基本相符.     

垒下熔合的实验现状

引言本文讨论垒下熔合的实验现状。给出几个新近垒下熔合研究的结果,强调一些突出的问题和提出一些见解及回答。讨论垒下熔合过程已持续近三十五年之久。但是,随着新加速器能力和实验技术的发展,仅在过去五年左右的时间里,我们才能研究重原子核的这一基本过程。从这些研究我们了解到:(Ⅰ)垒下熔合的成份远大于用简单量子隧道所能解释的,在重系统中,能标可能偏移隧道值达10—20MeV。(Ⅱ)垒下熔合截面是碰撞体价结构的灵敏函数;当碰撞体的中子数改变时,在闭壳附近的截面特别灵敏,截面大小可能呈现复杂(非单调)的变化。