重离子碰撞中原子核阻止的同位旋效应

利用含有3种对称势形式的同位旋相关的量子分子动力学,研究了中能重离子碰撞中原子核阻止的同位旋效应和随入射道条件的系统演化过程.计算结果表明,原子核阻止灵敏地依赖束流能量、碰撞参数、碰撞系统的质量和核子–核子碰撞截面的同位旋相关性,而3种对称势和碰撞系统的中质比对它的影响不很明显,但在大约费米能量以下能区,原子核阻止同时依赖于介质中核子–核子碰撞截面和对称势.故认为在费米能量以上能区直至150MeV/u,原子核阻止是提取介质中核子–核子碰撞截面的一个新的物理观测量.     

多重碎裂的同位旋效应和动量相关作用的影响

利用同位旋相关的量子分子动力学模型,对中能重离子碰撞过程中多重碎裂对于同位旋自由度和动量相关作用的依赖性进行了研究.结果表明:在相对较高能区,碎片的平均多重性敏感地依赖于介质中核子–核子碰撞截面的同位旋效应,但很弱地依赖于对称势;动量相关作用增强了中等质量碎片多重性对于核子–核子碰撞截面的同位旋依赖的敏感性.中等质量碎片的平均多重性可用作提取介质中同位旋相关的核子–核子碰撞截面的探针.     

核子碰撞截面的介质修正对多重碎裂的影响

利用同位旋相关的量子分子动力学模型研究了中能重离子碰撞过程中,同位旋相关的核子碰撞截面的介质修正对于多重碎裂的影响.结果表明:在包括动量相关作用在内的软势的情况下,介质修正明显地提高了自由核子的发射和中等质量碎片的多重性对于核子碰撞截面的同位旋依赖的敏感性.但对于原子核阻止敏感地依赖于核子碰撞截面的同位旋效应而不敏感地依赖于对称势的形式这一性质的影响并不明显,因此,原子核阻止对于核子碰撞截面的同位旋依赖的敏感性主要决定于自由核子碰撞截面的同位旋相关性.     

中能重离子碰撞中同位旋相关核子-核子碰撞截面和同位旋相关平均场的探针

在最近几年我们通过使用同位旋相关的量子分子动力学模型 (IQMD)系统的研究了同位旋相关的平均场和介质中核子 核子 (N N)碰撞截面对中能重离子碰撞 (HIC)中碎裂和耗散的同位旋效应。我们发现原子核阻止R和Qzz,中等质量碎片多重性Nimf和质子(中子 )发射数Np(Nn)敏感的依赖于介质中N N碰撞截面的同位旋效应 ,而弱的依赖于同位旋相关的平均场 (对称势 ) ,这些物理量作为提取相对高能范围缺中子系统的同位旋相关介质中N N碰撞截面的探针。我们也可以通过相对低能区到 1 5 0MeV/u的前平衡核子发射中质比来提取关于对称势的知识和讨论它的同位旋依赖性。     

中能重离子碰撞中前平衡核子发射的同位旋效应

利用同位旋相关的输运理论,研究了中能重离子碰撞中丰中子和缺中子碰撞系统在较宽能区范围内前平衡发射核子的同位旋效应.结果表明除低能区外,在100MeV/u以上核子–核子碰撞动力学效应起主要作用的能区,前平衡发射的中子–质子比仍然对介质中核子–核子碰撞截面的同位旋效应不灵敏,然而对于对称势的改变非常灵敏.故从低能量到较高能量的较大能区内,前平衡发射的中子–质子比的理论值与实验值的比较是提取对称势形式和强度的灵敏探针.     

重离子碰撞中的对称势翻转

利用同位旋和动量相关的输运模型IBUU，以Sn,Sn同位素在低能与高能碰撞为例，在两种不同的对称势作用下，研究了重离子碰撞中的对称势翻转现象.我们发现从低能到高能在同位旋相分化、发射核子的中-质比、发射核子的双n/p比，中-质微分横向流观测量中均存在对称势翻转现象.对称势翻转效应的研究有利于确定对称能的密度依赖性. 关键词： 重离子碰撞 对称势翻转 对称能     

中能重离子碰撞中同位旋相关核子-核子碰撞截面和同位旋相关平均场的探针

在最近几年我们通过使用同位旋相关的量子分子动力学模型（IQMD）系统的研究了同位旋相关的平均场和介质中核子－核子（N－N）碰撞截面对中能重离子碰撞（HIC）中碎裂和耗散的同位旋效应。我们发现原子核阻R和Qzz，中等质量碎片多重性Nimf和质子（中子）发射数Np(Nn）敏感的依赖于介质中N－N碰撞截面的同位旋效应，而弱的依赖于同位旋相关的平均场（对称势），这些物理量作为提取相对高能范围缺中子系统的同位旋相关介质中N－N碰撞截面的探针。我们也可以通过相对低能区到150MeV/u的前平衡核子发射中质比来提取关于对称势的知识和讨论它的同位旋依赖性。     

利用自由中-质比研究对称能的高密行为

基于同位旋和动量依赖的强子输运模型IBUU04, 采用两种具有不同密度依赖的对称能研究了¹³²Sn+¹²⁴Sn反应系统在400MeV/A, 600MeV/A, 800MeV/A三种不同碰撞能量下中快度发射核子中-质比随横动量的变化关系. 发现发射核子中--质比在低横动量端非常敏感于对称能, 发射核子中--质比的强度随碰撞能量的降低而增强. 并且发射核子中-质比对对称能的敏感性随着碰撞能量的增大而降低, 在高横动量端尤为明显, 在碰撞能量为400MeV/A时, 自由核子中-质比对对称能的敏感性最为明显.     

重离子碰撞中同位旋自由度输运和对称能约束

重离子核反应是地面实验室研究核物质状态方程的有效手段。当核物质体系 (包括原子核) 中的中子和质子数目差异很大时，核物质状态方程中除了对称核物质贡献之外，对称能项的贡献逐渐变得重要。它反映了核子相互作用势的同位旋矢量部分，与致密星体的性质和恒星核合成等天体物理基本问题，以及远离β稳定线原子核的奇异性质与核素图边界等核物理前沿问题，都紧密相关。然而，迄今为止，对称能对密度的依赖行为尚未很精确地约束。因此，对称能的研究成为当前国际上主要的中能核物理实验室和天体观测装置的主要物理目标之一。本文简单评述了这一领域的实验进展，并介绍了基于国内的大科学装置，即兰州重离子研究装置(HIRFL)开展费米能区重离子反应与对称能实验研究的一些进展。实验结果表明，这一能区的同位旋自由度输运时标和具体的物理过程相关，同位旋漂移效应可能持续到反应晚期。由于同位旋效应的长时间积累，轻粒子同位旋的角度分布可以用来约束对称能的密度依赖，在饱和点附近对称能值为$ S\!=\!28.3 $ MeV的条件下，其斜率参数约束在$L\!=\!33\!\sim\! 61\,\mathrm{M}\mathrm{e}\mathrm{V}$的区间，置信度水平为95%。借助一套具有裂变碎片和带电粒子符合测量能力的高性能重离子反应测量谱仪，可以测量具有同位素分辨的带电粒子小角关联函数，从而给出费米能区重离子反应中同位旋驰豫的时标。最后，介绍了氘核的同位旋矢量极化效应，该效应可能提供一种全新的约束对称能密度依赖的途径。     

利用中-质微分流探测对称能的高密行为

基于同位旋和动量依赖的强子输运模型IBUU04，研究了¹³²Sn+¹²⁴Sn在三种不同碰撞能量、两种不同对称能作用下，中-质微分流随快度的变化关系. 发现中-质微分流的强度随碰撞能量的增大而增强. 在碰撞能量为400 MeV每核子时，中-质微分流对对称能最为敏感. 关键词： 重离子碰撞 中-质微分流 对称能     

利用椭圆流和轻带电粒子产额比探测对称能（英文）

基于最近更新的极端相对论量子分子动力学模型,研究了197Au+197Au产生的中子和氢同位素的横动量依赖的椭圆流和轻带电粒子的产额比。发现中子和氢同位素的椭圆流之比vn H2/v2敏感于对称能的高密行为,而3H和3He的产额比敏感于对称能的低密行为。通过比较FOPI/LAND和FOPI合作组的最新实验数据与模型模拟的结果,发现接近线性对称能的Skyrme参数给出的结果能与这两个实验值都符合。     

INDRA 能区重离子输运过程的系统研究及对称能探测

基于改进的极端相对论量子分子动力学(UrQMD) 输运模型,通过细致考察初始化、状态方程及两体碰撞等系统研究了INDRA 能区重离子碰撞后出射的自由核子及轻粒子的集体流和核阻止本领等观测量。研究发现,一个采用带动量依赖的软的状态方程及动量修正的密度依赖的核子核子弹性散射截面的动力学输运过程能够很好描述INDRA 全能域内实验获得的中心快度区的氢同位素的直接流。利用该套输运系统还研究了直接流平衡能对对称势能密度依赖强度因子的敏感性。发现,出射的自由中子平衡能敏感依赖于对称势能的密度依赖,而自由质子却不会。同时还发现,利用两Sn 同位素系列反应出射的自由中子直接流的平衡能与初始中子/质子比的关系可以很好地探测对称能的密度依赖。The terms of initialization, equation of state (EoS), and two-body collision in the updated ultrarelativistic quantum molecular dynamics (UrQMD) model are examined in details so as to systematically study the collective flows and the nuclear stopping of free nucleons and light clusters from heavy-ion collisions at INDRA energies. It is seen that at INDRA energies the dynamic transport with a soft EoS with momentum dependence and with the momentum-modified density-dependent nucleon-nucleon elastic cross sections describes the directed flow exhibited by hydrogen isotopes (Z= 1) emitted at midrapidity fairly well. The sensitivity of the balance energy (Ebal) of the directed flow to the strength parameter of the density dependence of symmetry potential energy is further studied with the same parameter set. It is found that the Ebal of neutrons from HICs is particularly sensitive to the density dependence of the symmetry potential energy, while that of protons is not. And, the initial neutron/proton ratio dependence of the balance energy of neutrons from Sn isotopes can be taken as a useful probe to constrain the stiffness of the nuclear symmetry energy.     

Impact Parameter Dependence of the Double Neutron/Proton Ratio of Nucleon Emissions in Isotopic Reaction Systems

Within the transport model IBUU04, we investigate the double neutron/proton ratio of free nucleons taken from two reaction systems using two Sn isotopes at a beam energy of 50 MeV/nucleon and with impact parameters 2fm, 4fm and 8fm, respectively. It is found that the double neutron/proton ratio from peripheral collisions is more sensitive to the density dependence of the symmetry energy than those from mid-central and central collisions.     

Disentangling the Effects of Thickness of the Neutron Skin and Symmetry Potential in Nucleon Induced Reactions on Sn Isotopes

The effects of density dependence of symmetry energy and the thickness of the neutron skin in proton （neutron） induced reactions on Sn isotopes are investigated by means of the improved molecular dynamics model. The investigation shows that the target size dependence of the reaction cross sections for proton induced reactions on Sn isotopes is sensitive to the density dependence of the symmetry energy and less sensitive to the thickness of the neutron skin of the target nuclei, but that, for neutron induced reactions on Sn isotopes, it is less sensitive to the density dependence of the symmetry energy and sensitive to the thickness of the neutron skin of the target nucleus.     

Double neutron/proton ratio of nucleon emissions in isotopic reaction systems as a robust probe of nuclear symmetry energy

The double neutron/proton ratio of nucleon emissions taken from two reaction systems using four isotopes of the same element, namely, the neutron/proton ratio in the neutron-rich system over that in the more symmetric system, has the advantage of reducing systematically the influence of the Coulomb force and the normally poor efficiencies of detecting low energy neutrons. The double ratio thus suffers less systematic errors. Within the IBUU04 transport model the double neutron/proton ratio is shown to have about the same sensitivity to the density dependence of nuclear symmetry energy as the single neutron/proton ratio in the neutron-rich system involved. The double neutron/proton ratio is therefore more useful for further constraining the symmetry energy of neutron-rich matter.     

同位旋相关量探测重离子碰撞趋平衡及对称能

用IQMD模型分析了由⁹⁶Ru和⁹⁶Zr构成的质量对称、同位旋不对称的一组中能核反应,寻求对对称势强度的敏感量和研究反应最终是否达到平衡的问题.研究表明中子-质子差快度分布在弹或靶快度区对对称势强度敏感,且越丰中子的核系统越敏感.中子-质子差快度分布还表明能量为400MeV/u时达到的平衡程度要比100MeV/u时的高.出射的核子、轻带电粒子和中等质量碎片的N/Z显示IMF的出射有记忆效应.随着入射能量由100MeV/u增加到400MeV/u,IMF的N/Z有明显下降,这是由于随入射能量增加使IMF中同位素的分布发生变化所致.     

Neutron elastic scattering from 116,118,120,122,124Sn

Accurate measurements of neutron differential elastic cross sections have been obtained from even isotopes of Sn. Data are presented for the elastic scattering of 11 MeV neutrons from ^{116, 118, 120, 122, 124}Sn, the elastic scattering for 24 MeV neutrons from ^{116, 118, 124}Sn and the neutron total cross section from ^{118, 120, 122, 124}Sn in the energy ranges 5.0–10.6 MeV and 20.0–26.0 MeV. The elastic scattering data are analyzed in terms of an empirical optical-model potential. The obtained optical-potential parameters are analyzed in terms of energy and isospin dependence and compared with those obtained from proton elastic scattering on even Sn isotopes.     

对称能研究进展(英文)

总结了目前基于分析地面实验室以及天文观测数据所得到的关于核物质对称能密度相关性的约束。结果表明,在核物质饱和密度ρ0处,关于对称能的大小Esym(ρ0)及其密度梯度参数L的不同具体约束强烈地依赖于不同的实验数据或理论方法。另一方面,所有存在的约束都和Esym(ρ0)=(32.5±2.5)MeV以及L=(55±25)MeV一致。如何确定核物质对称能的高密行为仍然是一个挑战。     

质子椭圆流与对称能的密度依赖性

基于同位旋和动量依赖的强子输运IBUU04模型, 研究了¹³²Sn+¹²⁴Sn碰撞系统中的质子椭圆流对对称能的敏感关系. 研究发现入射能量从每核子400MeV到800MeV时质子椭圆流在低横动量端对对称能的敏感性高于高横动量端, 同时发现随着入射能量的增大, 质子椭圆流对对称能的敏感性在降低. 在研究入射能量范围内, 当入射能量为每核子400MeV左右时质子椭圆流对对称能最为敏感.