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。     

原子核基态性质的系统研究

在Skyrme-Hartree-Fock-Bogoliubov（SHFB）理论框架下,利用SkOP1,SkOP2,SKC和SKD 4套新的Skyrme相互作用参数系统地研究了Ca,Ni,Sn和Pb同位素链上原子核的结合能、电荷半径等基态性质,并重点讨论了丰中子Ca核的新中子幻数以及Pb的同位素位移现象。通过与实验数据和SLy5相互作用参数的结果对比,发现这4套相互作用参数都能很好地再现结合能的实验数据,其预言精度比SLy5要高。对于丰中子Ca核,只有SKC和SKD相互作用参数能够再现N=28处的壳效应,而对于实验上发现的新幻数N=32和34,所有的相互作用参数均不能再现这一结果。对于电荷半径,发现所有的相互作用参数均不能很好地预言Ca同位素链电荷半径的演化规律以及Pb的同位素位移现象。另外,还将这些相互作用参数推广至远离β稳定线原子核的单粒子能级结构研究,发现其不适用于描述其随同位旋的演化行为。因此,为了更好地描述远离β稳定线原子核的宏观性质及单粒子能级,建议在拟合Skyrme相互作用参数时,除自旋-轨道耦合项包括合理的同位旋依赖外,还要考虑张量力成分。The nuclear ground state properties of Ca, Ni, Sn and Pb isotopes, such as the binding energies, the charge radii, are studied systematically by 4 sets of new Skyrme parametrizations SKC, SKD, SkOP1 and SkOP2 in the framework of the Skyrme-Hartree-Fock-Bogoliubov (SHFB) method. The new magic numbers of neutronrich Ca isotopes and the isotopic shift of Pb isotopes are discussed emphatically. By the comparisons between the calculations and the experimental data and results from the SLy5 interaction parametrization, it is found that the experimental binding energies can be reproduced accurately by all parametrizations. The calculated accuracies of SKC, SKD SkOP1 and SkOP2 parametrizations are higher than the ones of SLy5 parametrization. For the neutron-rich Ca nuclei, the shell effect of N=28 can be reproduced by the SKC and SKD parametrizations, but the magic numbers at N=32 and 34 are not found by the calculations of all the parametrizations. For the charge radii, the experimental evolution tendency of Ca isotopes and isotopic shift of Pb isotopes can not be reproduced by all the parametrizations. In addition, all Skyrme parametrizations are extended to study the structure of the nuclei far from the β stability line, it is shown that the single-particle energy evolutions with the isospin are not suitable for being studied by these parametrizations. Thus the tensor force component should be considered besides the isospin dependence in spin-orbit coupling term when the Skyrme interaction parametrizations are fitted.