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。     

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。     

改进的Woods-Saxon势在超重核合成中的应用

基于Skyrme能量密度泛函(SEDF)方法,提出了改进的Woods-Saxon势(MWS)来描述核-核相互作用。使用MWS势计算了大量的熔合反应的熔合势垒与基于SEDF方法的计算结果非常靠近。我们进一步用MWS势为合成超重元素的10个冷熔合反应与8个热熔合反应选择恰当的入射能量做了初步探索,发现将入射能量选择在平均势垒Bm和MWS势计算的势垒Bws之间更有利于超重核的产生,预言了合成120号超重元素的4个不同反应体系的最佳入射能量范围。     

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.     

重离子全熔合反应中的Langevin统计涨落

在重离子反应中，尽管统计涨落是很明显的，但是在以前的关于重离子全熔合反应的理论模型中未加考虑．本工作在经典轨道模型框架内，在运动方程中包括了Ｌａｎｇｅｖｉｎ无规力，采用Ｍｏｎｔｅ－Ｃａｒｌｏ轨道抽样方法计算了１００Ｍｏ＋１００Ｍｏ和８６Ｋｒ＋１２３Ｓｂ全熔合反应的几率，并且与实验值进行了比较.It is not considered in the previous theoretical models on the complete fusion reactions, though the statistical fluctuation is very obvious. In the present work in framework of the classical trajetory model the Langevin random force is included in the motion equations. The fusion probabilities for the 100 Mo+ 100 Mo和 86 Kr+ 123 Sb reactions are calculated by Monte Carlo sampling of trajectories. The calculated fusion probabilities are also compared with the...     

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.     

重离子熔合反应系统中的准裂变(英文)

在重离子熔合反应中,准裂变与熔合过程之间相互竞争。在双核模型中,常常在主方程中加入Kramers公式来描述准裂变。但只有当准裂变位垒足够高时,该公式才能成立。在本工作中,把弹靶核的间距作为独立的动力学变量,通过求解主方程来自洽地同时描述双核模型向全熔合和准裂变过程的演化,因此检验了Kramers 公式的适用条件。此外,在重离子熔合反应过程中,把动力学形变的演化和核子的转移过程都看成是耗散过程,在系统的势能面的约束下,同时求解含有动力学形变参量和质量不对称度参量的一系列主方程。研究显示了动力学形变对准裂变质量分布的直接影响,得到了与实验观测值符合得很好的计算结果。In heavy ion fusion reactions, the quasifission(QF) is competing with fusion, and which is often described by incorporating the Kramers formula(KRA-F) into the master equation(ME) within the Di-Nuclear System(DNS) model. However the KRA-F works well only if the QF barrier is high enough. Presently by takingthe relative distance of nuclei as an independent dynamical variable, the evolution of the DNS towards fusion and QF are both treated as a diffusion process in a consistent way by solving MEs. The validity of the KRA-F is thuschecked. Furthermore, the dynamical deformation and the nucleon transfer in heavy ion fusion reaction process are viewed simultaneously as a diffusion process, and are treated by solving a set of MEs with the variables of thequadrupole deformation of each nucleus and the mass asymmetry variable in the potential energy surface(PES) of the system. The distinct influence of the dynamical deformation on the QF mass yield distribution is discussed,and the experimental observations can be well reproduced by the calculation.     

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 ...     

能量密度泛函中不同对关联处理方式对原子核形变描述影响的探讨

在Skyrme能量密度泛函理论的框架下,研究了不同对关联处理近似,如Hartree-Fock-Bogoliubov(HFB)、Hartree-Fock-Bogoliubov Lipkin-Nogami (HFBLN)及在HFBLN基础上考虑粒子数投影,对于原子核势能曲面计算及基态结合能的影响。同时,也研究了不同对力,如体积对力、表面对力及混合对力对结果的影响。研究的对象为典型的双幻核16O,40Ca,100Sn和208Pb,它们的基态为球形;还有典型的形变核48Cr,也研究了相应的Cr和Fe同位素链的结合能,最后讨论了对超重核298Fl的势能面计算。研究发现,对关联基本不改变形变极小点,但是由于对关联能的引入,对结合能会带来几个MeV的修正能量,HFB、HFBLN及投影计算的修正能量逐渐递增。对关联可以改变位能面最小点附近曲线的软度,使得形变较小点变浅,而在HFBLN基础上考虑粒子数投影,又可以让形变极小点变得更加明显。对关联也降低了位垒高度。在相同对关联处理近似下,混合对力与体积对力计算的势能面结果相接近,表面对力带来了更多的对关联能,对关联的效果更加显著。     

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.     

用QMD模型研究晕核11Be+208Pb的熔合机制

通过用QMD模型研究晕核¹¹Be+²⁰⁸Pb的近垒熔合反应,发现晕核引起的熔合反应中,并存着两种相互竞争的机制:一方面当入射晕核¹¹Be靠近靶核时,由于¹¹Be是弱束缚体系,与靶核的相互作用可使其很容易破裂或少数核子被靶核俘获形成核子转移反应,从而对于熔合表现出压制;另一方面当¹¹Be的少数中子进入靶核并与靶核相互作用而使得靶核有些激发,而使局部半径增大,导致熔合势垒降低,熔合截面增强.用QMD模型计算出的熔合截面与实验值基本符合,垒附近表现出增强效应.     

重离子熔合势垒的动力学模型研究

在改进的量子分子动力学模型基础上系统地研究了超重核合成中的入射道静态势和动力学势.从入射道静态势给出了质量不对称度与静态势垒高度以及质量不对称度与接触点驱动势的关系.动力学势垒高度是能量依赖的,随着入射能量的增加而增加,最终趋近于密度冻结势垒高度;动力学势垒高度随着入射能量的降低而降低,它的最低值接近于绝热势垒高度.在冷熔合反应中,动力学势垒的最低值所对应的入射能量可能是合成超重元素最佳入射能的选择     

弱束缚弹核引起的熔合反应

⁶Li, ⁹Be为弱束缚核. 通过弱束缚弹核⁶Li, ⁹Be轰击靶²⁰⁸Pb,²⁰⁸Be的实验熔合激发函数与理论预言的比较, 讨论了弱束缚弹核破裂对熔合过程 的影响. 比较结果显示, 弱束缚弹核与重靶核的完全熔合截面在垒上能区 明显压低. 由部分熔合截面与完全熔合截面之和得到总熔合截面. 研究结果 表明, 破裂对总熔合截面几乎没有影响. 由此可见, 弱束缚核的部分熔合 可能发生在强吸收区域附近. 最后还给出了全熔合截面与部分熔合截面 之间的关系.     

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。     

QMD模型的改进及其在低能重离子反应中的应用

丰中子核以及重核熔合机制的研究以及中能重离子碰撞中多重碎裂的研究都迫切需要一个统一的、自洽的微观动力学模型.经过对量子分子动力学模型进行根本的改进,发展了一个新的、适用于低能以及中能重离子反应的统一描述的微观动力学模型.改进的量子分子动力学(ImQMD)模型能够将整个熔合反应过程中的动力学效应、同位旋效应以及弹靶质量不对称效应等比较全面地、自洽地考虑进来,从而给熔合反应的研究提供了一个新的途径.ImQMD模型能够很好地再现一系列核的基态性质以及10多个熔合反应的激发函数(包括丰中子核熔合体系以及实验最新测量的132Sn+64Ni熔合体系).此外还运用该模型初步探索了重核熔合过程中复合体系的寿命与体系的入射能量、体系大小以及体系的中子质子比的依赖关系. We have developed a new microscopic dynamical model called improved quantum molecular dynamical model (ImQMD). This model can describe the fusion process at energies near the Coulomb barrier as well as the multifragmentation process at intermediate energies in heavy-ion collision (HIC) uniformly. By using this model, fusion cross sections (including some of neutron-rich nuclei reactions and that of newly measured~(132)Sn+~(64)Ni fusion reaction) of tens reactions can be reproduced remarkably well. In fusi...     

超重核熔合中的靶核形变效应

利用额外推力模型研究了⁴⁸Ca+²³⁸U俘获和熔合过程中的靶核形变效应.计算表明,在近垒和垒下能区,靶核形变使俘获截面和熔合截面增强,形成的复合核自旋分布展宽.     

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...     

非全熔合反应裂变角分布

采用核固体径迹探测器测量了¹⁶O+¹⁵⁹Tb、¹⁶O+¹⁹⁷)Au和¹⁶O+²⁰⁹Bi反应碎片角分布,扣除中等质量碎片(IMF)的贡献,用过渡态统计模型(TSM)和单个自旋标准理论拟合实验的裂变角分布,提取裂变核的自旋. 讨论了它随质心系入射能量的变化.