發(fā)布時(shí)間：2020-06-08 10:36

【摘要】：原子核內(nèi)核子之間的短程關(guān)聯(lián)及其對核子動量分布的影響是近年來人們關(guān)注的一個(gè)熱點(diǎn)問題。傳統(tǒng)的殼模型認(rèn)為原子核內(nèi)的每個(gè)核子都處在一個(gè)與其他所有核子共同作用而產(chǎn)生的平均場中做近似獨(dú)立粒子運(yùn)動,因而核子的動量不能超過費(fèi)米動量(kkF)。然而隨后的質(zhì)子敲出實(shí)驗(yàn)卻指出只有60-70%的核子滿足這種獨(dú)立粒子運(yùn)動,這顯然有悖于殼模型圖像。近年來進(jìn)行的高能電子散射實(shí)驗(yàn)則進(jìn)一步指出,原子核中普遍存在著同位旋依賴的核子-核子短程關(guān)聯(lián)對,即質(zhì)子-中子關(guān)聯(lián)、質(zhì)子-質(zhì)子關(guān)聯(lián)及中子-中子關(guān)聯(lián),其中質(zhì)子-中子關(guān)聯(lián)對占主導(dǎo)地位(np-dominance),這種由張量力導(dǎo)致的關(guān)聯(lián)核子對之間具有大的相對動量和小的質(zhì)心動量,使得一部分低動量核子(kkF)獲得更高的動量(kkF),從而在核子動量分布中產(chǎn)生一個(gè)高動量尾巴。短程關(guān)聯(lián)及其導(dǎo)致的高動量尾巴對核結(jié)構(gòu)與核天體物理中的許多問題,如核物質(zhì)對稱能、中子星的結(jié)構(gòu)及狀態(tài)方程等都會造成顯著影響,這方面的研究也在如火如茶的進(jìn)行�；谀壳皩�(shí)驗(yàn)和理論上的一些進(jìn)展,本文我們將在同位旋依賴的Boltzmann-Uehling-Uhlenbeck(IBUU)模型的框架下,利用重離子反應(yīng)來研究核子之間短程關(guān)聯(lián)及高動量尾巴。通過比較和分析在考慮與未考慮高動量尾巴效應(yīng)下的模型計(jì)算結(jié)果,進(jìn)而去尋找實(shí)驗(yàn)上敏感于高動量尾巴的觀測量。首先第二章介紹了目前常用的描述中能重離子碰撞的微觀輸運(yùn)模型。在第三章,根據(jù)一些實(shí)驗(yàn)事實(shí)及理論研究,如由于質(zhì)子-中子短程關(guān)聯(lián)對的主導(dǎo)地位,在豐中子核內(nèi)質(zhì)子擁有高動量(kkF)的幾率大于中子;理論和實(shí)驗(yàn)指出,高動量尾巴的分布形式為～1/k4;微觀計(jì)算顯示同位旋不對稱度δ與動量分布的高動量組分之間近似呈線性關(guān)系,我們獲得了考慮核子-核子短程關(guān)聯(lián)效應(yīng)之后,核物質(zhì)核子動量分布的參數(shù)化形式n(k)。進(jìn)一步結(jié)合局域密度近似,得到了有限核的核子動量分布,并在IBUU輸運(yùn)模型中加入了這種高動量的核子動量分布。計(jì)算結(jié)果顯示當(dāng)考慮短程關(guān)聯(lián)后,核子動量分布中明顯出現(xiàn)一個(gè)高動量尾巴。第四章基于合并了高動量尾巴效應(yīng)的IBUU輸運(yùn)模型,我們模擬了束流能量為50 MeV/nucleon及140 MeV/nucleon的對稱核系統(tǒng)12C+12C和非對稱核系統(tǒng)124Srn+124Sn的碰撞反應(yīng),計(jì)算表明高動量尾巴效應(yīng)能明顯增加高能自由質(zhì)子和自由中子的產(chǎn)出幾率,并且高能核子的出射幾率會隨著束流能量的提高而增加,但是高動量尾巴在高能核子排放中的效應(yīng)卻有所減弱,這是由于越高的反應(yīng)能量,會導(dǎo)致短程關(guān)聯(lián)的作用在核子碰撞過程中相比其他作用影響越低。對于高動量尾巴效應(yīng)對核反應(yīng)中的韌致輻射光子產(chǎn)出的影響,我們也模擬計(jì)算了 112Sn+112Sn,124Sn+124Sn和197Au+197Au三個(gè)體系的碰撞反應(yīng)。結(jié)果表明反應(yīng)產(chǎn)出的質(zhì)子-中子韌致輻射光子非常敏感于原子核動量分布中的高動量成分,核子動量分布中的高動量尾巴可以導(dǎo)致豐中子核中高能韌致輻射光子產(chǎn)出量的顯著增長。對于不同的平均場勢,反應(yīng)中硬光子的產(chǎn)出會有一定的差異,但是光子發(fā)射的高動量尾巴效應(yīng)卻都很明顯。不同平均場下光子產(chǎn)量之所以不同,是因?yàn)轫g致輻射光子來自于核子之間的散射,不同的平均場導(dǎo)致核子受到的力不同,因而會直接影響到核子的散射過程,最終影響到反應(yīng)中光子的產(chǎn)額。為了減小反應(yīng)模擬中的不確定性,如光子產(chǎn)出幾率和核子散射截面以及系統(tǒng)誤差,同一反應(yīng)體系在不同束能下的雙微分光子產(chǎn)出幾率之比Rp及不同反應(yīng)體系在同一束能下的雙微分光子產(chǎn)出幾率比Rp'被提出作為潛在的敏感探針來研究核子之間的短程關(guān)聯(lián)及其導(dǎo)致的高動量尾巴。核物質(zhì)對稱能也是人們關(guān)注的一個(gè)熱點(diǎn)問題,其在重離子核反應(yīng)動力學(xué)、非對稱核物質(zhì)狀態(tài)方程等方面以及天體物理領(lǐng)域中的核素合成和中子星的結(jié)構(gòu)與演化等方面具有的重要影響。在考慮了高動量尾巴效應(yīng)的IBUU模型的基礎(chǔ)上,我們也討論和分析了利用質(zhì)子-中子韌致輻射光子作為對稱能敏感探針的可能性。第五章模擬了束流能量為50 MeV/nucleon的132Sn+124Sn和40Ca+40Ca兩個(gè)系統(tǒng)的反應(yīng),討論了在考慮與不考慮高動量尾巴兩種動量分布情況下,質(zhì)子-中子韌致輻射光子的產(chǎn)出情況并進(jìn)一步分析了其對核對稱能的敏感性。通過對不同的對稱能下光子的產(chǎn)額及其能量的幾率分布可知,無論有沒有考慮短程關(guān)聯(lián)效應(yīng),韌致輻射光子的產(chǎn)出都不敏感于對稱能。然而兩個(gè)不同系統(tǒng)的光子產(chǎn)出比R,不僅敏感于原子核的高動量尾巴,同時(shí)也敏感于核對稱能,甚至在考慮高動量尾巴效應(yīng)后,核對稱能對硬光子產(chǎn)出比的影響會進(jìn)一步增大,這可能是由于比值降低了光子產(chǎn)出的介質(zhì)效應(yīng)的影響以及光子產(chǎn)出幾率模型所導(dǎo)致的差異,從而使得光子產(chǎn)出的對稱能效應(yīng)顯現(xiàn)出來。另外,相比于不考慮高動量尾巴的情況,在考慮短程關(guān)聯(lián)導(dǎo)致的高動量成分后,光子產(chǎn)出比有所降低,這是由于核子動量分布中的高動量組分主要由質(zhì)子-中子關(guān)聯(lián)導(dǎo)致,因而高動量尾巴效應(yīng)對光子產(chǎn)出的影響會隨著同位旋不確定度占的增加而減弱。最后,在第六章中,我們對本文涉及的工作進(jìn)行了總結(jié),并對以后可能的研究方向作了展望。
【圖文】：

用的費(fèi)米氣體，它們被平均場約束在一個(gè)區(qū)域內(nèi)。對核內(nèi)核子運(yùn)動起約束作逡逑用的主要因素是泡利（Ｐａｕｌｉ）不相容原理。為便于計(jì)算，將這個(gè)區(qū)域看成邊長逡逑為ａ的方盒子，并且盒壁為無限高勢壘。圖１．２為中子和質(zhì)子的核勢阱，勢阱的逡逑高低由結(jié)合能、費(fèi)米能級決定。根據(jù)泡利原理的限制，勢阱內(nèi)每個(gè)能級上的核逡逑子（質(zhì)子或中子）只能以自旋方向相反的形式填充。由于中子和質(zhì)子有電荷差逡逑異，他們的核勢阱的深度不相同，質(zhì)子之間的庫侖作用導(dǎo)致質(zhì)子阱底部比中子逡逑高出一個(gè)庫倫能艮。逡逑根據(jù)邊界條件，由薛定諤方程可以給出描述核子運(yùn)動的波函數(shù)為逡逑２逡逑－０邋＝邋（－）３／／２邋ｓｍｋｘｘ邋■邋ｓｉｎ邋ｋｖｙ邋？邋ｓｉｎ邋ｋ７ｚ：邐（１．１）逡逑ａ逡逑其中Ａ：Ｔａ邋＝？兀，Ａ：ｙａ邋＝邋７２：，，，邋Ａ；２ａ邋＝邋ｒ＾７ｒ，？，？取正整數(shù)。核子動量Ａ：對應(yīng)的逡逑動能為￥Ａ：２／２Ａｆ，容易得到在ａ．Ａ：邋＋邋ｄＡ：）之間的總的狀態(tài)數(shù)為逡逑ｄｎｉｋ）邋—邋—（ ）３／ｃ２ｄ／ｃ，邐（１．２）逡逑２邋７Ｔ逡逑４逡逑

剛＝１￣＋良。仄，，邐（Ｌ８）逡逑其中，通常取Ｖｏ邋＝邋－５０ＭｅＶ，ｒｏ邋＝邋５．８ｆｍ，ａ邋＝邋０．６５ｆｍ。圖１．３給出了諧振子勢和逡逑伍茲－薩克森勢的比較，可以看出相比諧振子勢，在短程和長程部分伍茲－薩克逡逑森勢的吸引力較弱，而在中程部分伍茲－薩克森勢的吸引力較強(qiáng)。逡逑通過求解薛定諤方程，計(jì)算發(fā)現(xiàn)只有前三個(gè)幻數(shù)核與實(shí)驗(yàn)一致，這說明只逡逑考慮中心力場還不足以描述原子核的殼層結(jié)構(gòu)。為了進(jìn)一步完善模型，邁耶等逡逑提出原子核中應(yīng)存在較強(qiáng)的自旋－軌道耦合相互作用，這便是殼模型的第二個(gè)假逡逑設(shè)：原子核內(nèi)的核子除了受到一平均的中心力場作用外，還受到另一位勢，即逡逑自旋－軌道耦合勢的作用。這樣就可以將單粒子運(yùn)動的哈密頓量Ｆ寫為逡逑Ｈ＾＾邋＋邋Ｖ（ｒ）邋＋邋Ｖｓｏ（ｒ）ｌ－ｓ，邐（１．９）逡逑其中Ｖ（ｒ）取上述伍茲－薩克森勢
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：O571

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6 趙凱華;定性與半定量的物理學(xué)連載⒀[J];大學(xué)物理;1989年10期

7 姜志進(jìn);高能重離子對心碰撞中參與碰撞的核子數(shù)研究[J];上海大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2003年04期

8 王洪;原子核諧振子模型中的hw與核子數(shù)A的關(guān)系[J];南昌大學(xué)學(xué)報(bào)(理科版);1998年01期

9 劉庸;價(jià)核子數(shù)對核低能集體譜的影響[J];華中師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1986年03期

10 任江龍，丁林塏;高能強(qiáng)子與原子核碰撞的受傷核子數(shù)分布和非彈性截面的計(jì)算[J];高能物理與核物理;1996年02期

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本文編號：2702956