基于多核子转移反应产生重区丰中子新核素研究

Production of new neutron-rich heavy nuclei has attracted widespread interests in recent years. The production of these exotic nuclei is very important for exploring the structure and decay properties of these nuclei and for understanding the r-process in nuclear astrophysics. Due to the limitations of fragmentation and fusion reactions, the multinucleon transfer reaction has attracted renewed attention in recent years for the production of new neutron-rich heavy nuclei. In this project, we plan to study the production of new neutron-rich heavy nuclei and the dynamic mechanics in multinucleon transfer reactions by using the improved quantum molecular dynamics (ImQMD) model. By comparing the data taken at different experiments, we will continue to improve the ImQMD model for describing the multinucleon transfer reactions successfully. And then we will study the dynamic mechanics using ImQMD model together with dinuclear system model and GRAZING model. Based on the studying of the N/Z ratio equilibration and charge equilibration in multinucleon transfer reactions, the production mechanics of new neutron-rich heavy nuclei can be revealed. In addition, we will strengthen effective cooperation with Argonne National Laboratory for studying the production of new neutron-rich heavy nuclei and the dynamic mechanics in multinucleon transfer reactions. With theoretical calculations, we can give an effective support for experiment.

重区丰中子新核素的产生是近年来核物理研究的热点。合成重区的奇异丰中子新核素对研究它们的结构和衰变性质以及理解核天体物理中的r过程是非常重要的。由于熔合反应和多重碎裂反应的局限性，用多核子转移反应合成重区丰中子新核素重新引起了人们的关注。本项目将在改进的量子分子动力学（ImQMD）模型框架下，研究多核子转移反应的动力学机理，探索重区丰中子新核素的产生途径。通过与相关实验数据的比对，我们将建立完善的应用于多核子转移反应的ImQMD模型，在此基础上结合双核系统模型和GRAZING模型从不同的角度研究多核子转移反应中的中质比平衡机制、电荷平衡机制等，揭示重区丰中子新核素产生的原因。本项目还将与美国阿贡国家实验室开展合作，为其即将开展的多核子转移反应实验提供理论支撑。

重区丰中子新核素的合成对于拓展核物理的研究对象，探索原子核奇特性质和奇异衰变具有十分重要的意义。近年来，实验和理论研究显示多核子转移反应是合成重区丰中子新核素的有效方法。但多核子转移反应产生丰中子新核素的具体物理机制尚不明晰。. 本项目结合我国强流重离子加速器大科学装置（HIAF）的科学目标，开展多核子转移反应预研工作。主要研究内容包括：1）进一步发展了用于描述多核子转移反应的量子分子动力学（ImQMD）模型；2）基于ImQMD模型开展了通过中质比平衡法和电荷平衡法合成丰中子新核素的研究；3）采用反应时间分析法研究了多核子转移反应中的能量耗散过程和产物截面规律；4）和兰州重离子加速器国家实验室和美国阿贡国家实验室开展了实验合作，为其设计探测器和转移反应实验提供了理论支持。. 本项目取得的重要结果包括：1）给出了136Xe+198Pt体系产生丰中子新核素的最佳入射能量，预言了部分丰中子核素的产生截面和出射角分布。2）给出了多核子转移反应中体系的质子和中子转移系数，指出了体系的同位旋平衡过程是沿着双核体系的表面低密区域进行输运的。3）阐明了丰中子新核素是产生于深度非弹性碰撞机制。. 上述研究结果阐明了丰中子新核素产生的机理和产生规律，为将来在HIAF上开展多核子转移反应产生丰中子新核素提供了有力的参考。