重离子核反应与核物质状态方程

核物质状态方程描述核物质结合能、压强、密度和中子—质子数差异等宏观量之间的关系。核物质状态方程不仅仅与核力属性、核结构性质以及重离子核反应的动力学过程紧密相关,还与致密星体如中子星的结构、演化、辐射与并合等天体过程紧密相关。基于加速器装置的重离子核反应实验,是地面实验室模拟产生极端条件核物质的唯一手段,因而也成为研究核物质状态方程的有效途径。当核物质中的中子数远大于质子数时,例如中子星内部的情形,核物质状态方程中的主要贡献项是对称能项。迄今为止,对称能关于密度的函数是核物理和天体物理中一个未知而又非常重要的物理量。通过重离子核反应的实验和理论研究来确定对称能的密度依赖关系及其在核反应以及致密星天体事件中的物理效应,是当代核物理基础研究的重要前沿。文章介绍了中能重离子核反应和核物质状态方程的一些背景知识和研究方法,以及近年来的一些进展。     

非常热的余核系统破碎瞬时的体积效应

本文对非常热的余核系统破碎问题中的库仑相互作用,作了简化,不但节省了大量的计算时间;而且结果与实验符合得更好.对破碎问题中的另一个重要效应-破碎体积的效应也作了研究,结果表明:用合理选择的破碎体积权重的高斯分布平均后的质量分布,与实验符合得也很好.该高斯分布的中心位置和宽度,反映了气液共存相的区域.质量分布的形状和平均碎块数等随破碎体积变化的规律,呈现出了气液相变的迹象.还要指出,库仑能的简化,使研究破碎系统的状态方程成为现实,它的一个极端情形非常类似于理想气体的状态方程.     

42MeV/u 12C与115In相互作用的靶余核

使用放射化学方法测定了42MeV/u ¹²C与¹¹⁵In相互作用靶余核的生成截面,得到了质量分布及同位素分布.实验得到的质量分布与使用级联的两体衰变模型GEMINI程序计算的结果很好地相符.根据同位素分布的系统性,对利用中能重离子反应生成新的远离β稳定线的缺中子核素进行了讨论.     

原子核状态方程

介绍了在核子自由度占优势时原子核状态方程的一些知识,并对在饱和状态下直接研究和在重离子碰撞中间接研究原子核状态方程的情况做了评述． The knowledge of nuclear equation of state for which nucleonic effects are dominant is presented. The direct studies which close to the saturation state and the indirect studies involving heavy ion collisions on nuclear equation of state are reviewed.     

从中高能重离子碰撞探索核状态方程

本文术了从中高能重离了碰撞探索原子核状态方程的研究，分别在静态和动力学情况下给出了状态方程研究的结果。     

中能重离子反应破碎过程的统计描述

本文把原适用于高能重离子反应破碎过程的统计模型,推广应用于中能重离子反应的低能端.具体计算了¹²C(35MeV/n)+⁶³Cu反应中形成的复合系统⁶⁹Ge的破碎过程,很好地解释了碎块质量分布的实验数据;碎块同量异位素分布,也得到了较好的再现.     

利用深度学习方法研究核物质状态方程

对核物质状态方程的研究将有助于人们更好地了解原子核的性质以及宇宙和星体的演化过程等基本问题。重离子碰撞能产生高温高密核物质,利用输运模型的模拟结合相关实验数据的比较是研究核物质状态方程最常用方法之一。本文利用深度学习中的卷积神经元网络(CNN)方法对不同核物质状态方程给出的末态质子横动量和快度分布进行学习,使神经元网络具有从末态粒子信息来判断核物质状态方程软硬的能力。利用预测差异分析方法(Prediction Different Analysis),可以找到横动量和快度分布中对状态方程最敏感的区域。此外,还测试了一种基于决策树的梯度提升算法(LightGBM),发现得到的准确度和CNN方法类似。     

大入射能量范围内重离子输运过程的动力学性质研究

基于一个改进的微观动力学输运模型——极端相对论量子分子动力学（UrQMD）, 较为系统地研究了从SIS能区到AGS和SPS能区, 再到RHIC能区, 入射能量跨5个数量级的重离子核反应及多个人们感兴趣的实验观测量, 如粒子产额、 集体流、 核阻止以及两粒子HBT关联等。研究表明, 不论单粒子观测量, 还是两粒子关联观测量, 都能自洽地由同一个输运模型加以描述。Based on one updated microscopic transport model Ultra relativistic Quantum Molecular Dynamics (UrQMD) with modifications of both potentials and two body scattering cross sections, quite a few interesting observables, such as yields, collective flows, the nuclear stopping, and the HBT two particle interferometry, are systematically investigated for heavy ion collisions within a large beam energy regime of five orders of magnitude (from SIS, AGS, SPS up to RHIC). It is shown that a consistent explanation can be received from both single particle and two particle related observables.     

44MeV/A12C离子与铜相互作用中靶余核的研究

在44MeV/A的¹²C离子和铜的相互作用中,用核化学技术测定了35个靶余核的截面以及前向平均射程.得到了同量异位素分布、质量分布和径向动量转移.质量分布和同量异位素分布与推广的统计模型和蒙特卡罗方法计算结果满意地相符.     

低SIS能区重离子碰撞过程的系统性研究

在极端相对论量子分子动力学(UrQMD)模型中加入势能密度泛函形式的势修正、核子-核子弹性散射截面的更细致的介质修正以及碎片重构模式中的同位旋效应后,重点研究低SIS能区(约40～400 MeV/u)重离子碰撞的动力学过程。在较系统地研究此能区重离子碰撞后的轻碎片产生及集体流后,重点研究对高密区对称能密度依赖敏感的观测量。发现:(1)质量对称的Sn系列同位素反应系统,其中子平衡能的系统N/Z分布能敏感探测对称能密度依赖;(2)横速度/动量分布的中子和质子及氢同位素的椭圆流比vn2/vp,H2敏感依赖于对称能。经采用多组核物质标量不可压缩系数K0值差别很小、对称能斜率参数L值相差较大的Skyrme势参数计算并对FOPI/LAND相应数据做χ2分析后抽取的L值为(89±45)MeV。     

一组用于中能重离子核反应研究的高质量分辨望远镜探测器

本文描述了一个用于中能(20—100MeV/u)重离子核反应研究的高质量分辨带电粒子望远镜探测器.该望远镜由三片全耗尽硅半导体ΔE探测器(130μm+1580μm+5000μm)和一块10×10×30mm³CsI(Tl)闪烁体(光二极管读出)E探测器组成,具有高能量分辨、高质量分辨(对¹²C ΔA/A=25%FWHM)、大能量范围(对于α粒子为16—350MeV)等特点,能较好地用于中能核反应研究中类弹碎片和轻粒子的同位素鉴别与能量测量.     

14.7MeV/u、19.2MeV/u 20Ne诱发反应中转移和碎裂反应过程的竞争

对于在14.7MeV/u、19.2MeV/u ²⁰Ne+⁵⁸Ni反应中出射的类弹碎片,比较其单举动量分布和与前方向20个塑料闪烁体中带电粒子符合的动量分布,区分来自于碎裂过程和转移反应过程的贡献,并研究随束流能量变化时这两种过程的竞争.     

12C+112Sn短寿命蒸发余核截面的研究

在束流能量范围52—71MeV中我们通过γ探测完成了¹²C+¹¹²Sn反应蒸发余核截面的测量.借助一个特别的装置将余核从靶室内传送到测量站后用一台Ge(Li)探测器探测了.最后仅得到了蒸发余核的相对生成截面.     

重离子核反应中核子的穿梭加速机制

本文讨论中高能核-核反应中一种加速核子的机制.其要点是:入射核的部分核子在靶核和入射核的其余部分之间往返穿梭碰撞并被加速.基于经典模型的计算表明,在经过一次往返碰撞后,出射粒子的最高能量是平均入射能量的1.33倍.计算了发射高能核子的产生截面、能谱和角分布.     

47MeV/u 12C同133Cs反应碘同位素产额的测定

用放化法测量了47MeV/u ¹²C同¹³³Cs相互作用时碘同位素的产额.发现碘同位素产额分布曲线的峰位在¹²⁴I附近,半宽度为6.5质量单位,最可几产物的质量损失为9.2个质量单位.靶核削裂2个质子的产物¹³¹I的形成截面约0.47—0.87mb,没观察到靶核削裂2个质子,再俘获1个中子的产物¹³²I的活性.     

重离子核反应类弹产物动量分布宽度的模型分析

将弹核与靶核看作动量空间的一对费米球,既考虑碎裂过程,又考虑转移过程,对中能重离子核碰撞实验测得的类弹产物动量分布约化宽度数据做模型分析,拟合效果颇佳.     

一个等温状态方程（Ⅴ）——不同温度的高压状态方程

 本文以NaCl为例，证实了在我们的状态方程体系中，不同温度的状态方程可以认为是在p_x坐标系中不同起点开始的同一状态方程。于是，可由室温状态方程和常压热膨胀的测量数据估计高温状态方程。     

非理想气体状态方程的推导

与一般方法不同，本文采取分子为ｆ＝　，的模型，应用麦克斯韦速度分布律导出了非理想气体状态方程．