【摘要】：中高能重離子碰撞中會產(chǎn)生具有較高的激發(fā)能和角動量的高激發(fā)態(tài)原子核。激發(fā)態(tài)原子核性質(zhì)的研究對于探討核物質(zhì)狀態(tài)方程、多重碎裂、液氣相變、同位旋效應等具有重要意義。我們用同位旋相關(guān)的量子分子動力學模型(IQMD)和統(tǒng)計模型GEMINI來對比研究激發(fā)態(tài)原子核的退激性質(zhì)。修改后的IQMD模型可以產(chǎn)生不同溫度的激發(fā)態(tài)原子核,將其輸入到IQMD模型和GEMINI模型中,分別通過自由演化和連續(xù)衰變進行退激。本文主要研究工作包括四個方面:碎裂機制:通過對不同溫度下激發(fā)態(tài)原子核退激后產(chǎn)生的碎片進行分析,給出中等質(zhì)量碎片平均多重數(shù)與溫度的關(guān)系。采用逐事件分析的方法,給出兩個模型產(chǎn)生的spallation、fission和multifragmentation三種類型的碎裂事件在不同溫度下的比例,并據(jù)此探討了IQMD模型和GEMINI模型關(guān)于碎裂機制的異同。液氣相變:通過分析碎片的電荷分布,提取power-law擬合的有效參數(shù)τ_(eff),同時給出Campi散點圖(碎片分布的二階矩與最大尺寸碎片的關(guān)系),并提取碎片尺寸漲落參數(shù)γ_2。通過分析,發(fā)現(xiàn)IQMD模型提取的τ_(ef) _f和γ_2參數(shù)更加合理,由此給出可能的相變區(qū)間為T=8-10MeV。斜率溫度:通過對碎片的動能譜分布進行擬合,給出用同位素~1H,~2H,~3H,~3He,~4He提取的斜率溫度,發(fā)現(xiàn)兩個模型提取的斜率溫度都呈現(xiàn)出質(zhì)量相關(guān)性,IQMD模型的提取結(jié)果與初始溫度更加接近。與實驗數(shù)據(jù)對比:通過模擬~(124)Sn-~(nat)Sn彈核碎裂實驗中產(chǎn)生的激發(fā)態(tài)余核,將其輸入到兩個模型中分別進行退激,進而與實驗數(shù)據(jù)的M_(IMF)-Z_(bound)關(guān)系進行比較。發(fā)現(xiàn)IQMD的結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)符合更好,GEMINI的結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)趨勢接近。進一步的同位素分布對比顯示,GEMINI能夠較好的重現(xiàn)實驗數(shù)據(jù)的寬度和形狀,而IQMD給出的同位素分布寬度過大。綜合來看,IQMD模型能夠很好的描述激發(fā)態(tài)原子核的退激性質(zhì),在大部分情況下可以單獨使用。
【學位授予單位】：中國科學院大學(中國科學院上海應用物理研究所)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：O571
【圖文】：

第 1 章 引言第 1 章 引言從 1912 年 α 粒子散射實驗證實原子的核式結(jié)構(gòu)，原子核的研究至今已有100 多年的歷史。人類對微觀世界的認識也從原子的“不可分割”性，到原子是由原子核與核外電子組成，再到原子核內(nèi)質(zhì)子、中子的發(fā)現(xiàn)，如今，夸克是我們現(xiàn)階段認為的物質(zhì)的最小組成單元。

第 1 章 引言在重離子碰撞研究初期，能夠加速的重離子十分有限，不僅質(zhì)量小，而且能量很低，束流強度也比較弱。七十年代以后，隨著超重元素存在的預言、核核深部非彈碰撞 (DIC) 機制的發(fā)現(xiàn)等，越來越多的重離子加速器開始在世界各地建造，能量也從幾十 MeV/u 甚至到幾百 GeV/u 不等。目前的重離子碰撞研究主要分為低能、中能、高能和相對論能區(qū)。我國自主建造的蘭州重離子加速器裝置(HIRFL)、德國的 GSI 等可以用于中能重離子碰撞的研究[2]，同時，更高能量的重離子加速器如美國布魯克海文的 AGS，歐洲 CERN 的 SPS，甚至極端相對論能區(qū)的 RHIC 和 LHC，為強子相、夸克-膠子等離子體等問題的研究提供了可能。未來重離子加速器將達到更高的能量和更高的亮度。

在研究宇宙的演化起源、超新星爆炸以及中子星的形成等方面不斷促進核天體物理學的發(fā)展。實際上，重離子物理的發(fā)展早已與其它學科相互交融，在醫(yī)學上的重離子放射治療、農(nóng)業(yè)上的輻射育種、材料科學上的離子注入、能源上的核電開發(fā)等領(lǐng)域都獲得了大量應用，創(chuàng)造了極大的經(jīng)濟、社會和科學價值。1.1.3 國內(nèi)外重離子加速器發(fā)展現(xiàn)狀重離子加速器是實現(xiàn)重離子碰撞，研究重離子核反應的首要工具。世界上大約有三十多臺大型重離子加速器在運轉(zhuǎn)或建設(shè)中。我國現(xiàn)在有北京放射性裝置 BRIF 和蘭州重離子加速器裝置 HIRFL。BRI是在 HI-13 串列加速器的基礎(chǔ)上進行升級改造，增加了質(zhì)子回旋加速器、在線同位素分離器以及超導重離子直線增能器[4]，將它們組合到一起，進行聯(lián)合使用。

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本文編號：2766372