近垒重离子熔合反应中的中子转移效应(英文)

近势垒及其以下能区重离子熔合反应中的中子转移耦合道效应是一个复杂且有争议的问题。简要介绍了近年来在中国原子能科学研究院的HI-13串列加速器上,基于静电偏转板装置完成的32S+90,94,96Zr,18O+74Ge和18O+58Ni等几个典型体系的熔合反应研究情况,并结合耦合道理论对实验数据进行了分析。选取反应体系时同时关注了正Q值的中子拾取和削裂道。另外,基于完全耦合道理论计算,提出了一种能够定量提取熔合反应中中子转移效应的自洽方法。这些研究进一步证实了垒下重离子熔合反应中的中子转移效应,同时指出了其复杂性。需要进一步的实验和理论研究来澄清相关核反应机制。The effect of neutron transfers on near-and sub-Coulomb-barrier fusion of heavy-ions is still a complicated and controversial problem. This paper reviews the recent experimental results of the fusion excitation functions of several typical systems, which have been measured by using an electrostatic deflector setup at the HI-13 tandem accelerator of CIAE. Both the neutron pickup and stripping effects were studied. Moreover, a self-consistent method to reliably isolate the transfer effect quantitatively based on the coupledchannels calculation is proposed. These studies give a further support for the neutron transfer effect on sub-barrier fusion of heavy-ions and its complexity. Further experimental and theoretical studies are needed for clarifying the relevant reaction mechanisms.     

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.     

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。     

冷熔合反应合成超重元素的进展

综述了自提出冷熔合反应作为合成原子序数 Z>1 0 6号超重元素的最主要反应机制以来 ,冷熔合合成超重元素所取得的重大成就及其进展至目前所面临的困惑 .详细介绍了最近国际上围绕 1 1 8号元素合成以及对以冷熔合反应合成 Z>1 1 2号超重元素前景上的争论 .讨论了在我国现有实验条件下 ,基于冷熔合机制开展超重元素合成面临的问题. The great successes of cold fusion reaction which was suggested as the most important production mechanism for superheavy element of Z >106, as the well as the main hot point problems in recent research of superheavy element synthesis are reviewed. Some different opinions around the synthesis of the superheavy element of Z =118 and the further prospect of utilizing cold fusion reactions to the syntheses of superheavy elements of Z >112 are introduced in detail...     

重离子熔合反应的相互作用势

运用Skyrme势及快过程近似与绝热过程近似两种极限,计算了几组重离子之间的相互作用势,应用此相互作用势计算了熔合反应截面,与实验结果进行了比较.     

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。     

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。     

近垒能量下重核熔合几率的量子路径积分计算

针对近垒能量下经典涨落耗散模型预期的重核熔合几率比实验结果偏小的问题, 发展了一种实时间路径积分方法并用于研究重核熔合激发函数, 给出了包含量子涨落效应的解析表达式。 计算了几个对称和近似对称反应系统的熔合几率, 结果表明理论结果与实验值符合较好。 还讨论了颈部增长对熔合障碍的影响。 A real time path integral approach is developed in order to work out a correct solution to a problem for the smaller result of the fusion probability of heavy nuclei based on the classical diffusion model at sub barrier energies. An analytical expression for the quantum fusion probability is proposed,which contains the quantum fluctuation effect. The fusion probabilities of several symmetrical and approximate symmetrical systems are calculated, the heoretical results are in agreement with the experimental data. The influence of the neck length and its fluctuation upon the fusion hindrance is discussed.     

利用双折叠模型对弹核为α的熔合垒高度和位置的系统学分析

本文系统分析了α粒子与不同的靶核熔合时, 势垒高度和位置与相互作用核的电荷数和均方根半径的关系. 通过基于密度依赖的核子-核子相互作用(CDM3Y6)的双折叠模型来计算核势. 得到了当弹核为α时垒高度和位置的参数化公式. 通过分析质量数从16到238的原子核表明, 参数化公式可以精确地再现弹核为α的熔合反应的垒高度和位置, 其精确度在±1%以内. 此外, 其结果还能很好地和实验值, 经验值, Royer, KNS, AW和亲近势的结果相符合.     

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...     

近垒和垒下重离子熔合裂变碎片各向异性的异常

系统总结了研究近垒和垒下重离子熔合裂变反应碎片各向异性的异常的结果 ,提出一个新的预平衡裂变模型,成功地解释了碎片各向异性的异常现象 .但对异常宽峰结构不能说明 ,有待进一步研究. Systematic summary on the anomalous anisotropies of fission fragments in near and sub barrier fusion fission reactions is presented. A new version of the preequilibrium fission model is put forward to explain the anomalous anisotropies of fission fragments, except the bump of anomaly. Further study is still needed.     

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。     

垒下熔合裂变中观察到的异常

测量了¹⁶O+²³²Th、²³⁸U和¹⁹F+²³²Th近垒和垒下熔合裂变截面以及碎片角分布.包含靶核静态形变的耦合道理论解释了垒下熔合截面增强,预言了复合核系统自旋分布展宽.而实验上观察到的碎片角分布各向异性明显与裂变统计理论的预言不一致.     

16O+232Th垒下全熔合裂变

利用裂变碎片的折叠角分布,从实验上实现了全熔合裂变和转移跟随裂变两种成份的区分.在此基础上测量了质心系能量72.61至80.11MeV ¹⁶O+²³²Th全熔合裂变截面和碎片角分布.包含靶核静态形变效应的耦合道模型计算与实验激发曲线一致.然而,裂变统计理论无法解释实验上观察到的全熔合裂变碎片角分布.而鞍点模型与断点模型的理论预言有较明显的差别.     

16O+65Cu反应的全熔合与非完全熔合

在45—96MeV ¹⁶O和⁶⁵Cu反应中,用放射化学技术测量了反应余核的激发函数、角分布和微分射程分布.将实验数据和基于复合核统计蒸发模型的Monte-Carlo模拟计算进行了比较,指出重余核来自全熔合形成的复合核的衰变.提取了该系统的全熔合截面,得到的激发函数与理论计算结果相符合.非完全熔合或大质量转移是生成质量数接近靶质量余核的主要生成机制.     

用于垒下重离子熔合裂变研究的两维位置灵敏探测器

描述了用于近垒和垒下重离子熔合裂变实验的主要探测器——两维位置灵敏雪崩室(BPAC)的结构、工作原理及性能.给出了利用BPAC探测到的84MeV(E_cm)¹⁶O+²³²Th反应中不同碎片角区的碎片折叠角分布,并从中区分了转移裂变和复合核裂变的碎片角分布.从而证明转移裂变不是导致碎片角分布各向异性异常的原因.同时,实验结果支持了预平衡裂变模型对碎片角分布异常现象的解释.     

重离子熔合反应形成超重核的截面研究

在双核系统框架下,通过数值法解主方程计算了双核间的核子跃迁全熔合几率.两碰撞核内部激发能由相对运动能损提供,因此能够将核子转移过程与相对运动耦合起来.对一些以Pb为靶的形成超重核的冷熔合反应,计算了最佳激发能、形成双核系统的俘获截面、复合核形成几率及存活几率等,所得到的形成超重核蒸发剩余截面与已知实验值符合较好. In the concept of Dinuclear system (DNS) the complete fusion probability of two touch nuclei via nucleon transfer is described by numerically solving the Master equation. The excitation energy of two colliding nuclei is supplied by the energy dissipation of their relative motion, thus the nucleon transfer process and the relative motion are coupled. For Pb based cold fusion reactions to form super heavy nuclei, the optimal excitation energy, the capture cross section to form a DNS ...     

重离子熔合反应与双核模型

简单介绍了兰州-北京-吉森合作组对合成超重核的重离子反应进行的初步研究。研究的重点是熔合阶段的反应机制。在原有双核模型的基础上做了一些改进,把耗散相对运动过程与核子转移过程耦合起来,从更微观的角度来描写双核系统向全熔合复合核的演化。在双核过程中的每一步求解主方程,不对驱动势做谐振子近似。同时,还探讨了原子核形变与相对取向对驱动势的影响,存活几率与复合核蒸发中子的奇偶效应,以及入射道中原子核非弹性激发对俘获截面的影响等。In recent years, the Lanzou-Beijing-Giessen collaboration has studied the heavy ion reactions which are lead to the formation of super-heavy nuclei. The study emphases the mechanism of the fusion stage of the reactions. Based on the so called Di-nuclear System Model, some improvements have been made. The main points are the coupling of the dissipation of relative motion energy, angular momentum with nucleon transfer, and solving the Master equation in every step of the nucleon transfer with exact driving potentials, in order to describe the evolution of the system more microscopically. At the same time, we also discussed the effects of nuclear deformation and their relative orientation on the driving potentials, and studied the survive probability of the compound nuclei and its old-even effects, as well as the influence of inelastic excitations of nuclei in entrance channels to the capture cross sections.