核子同位旋相关光学势及对称能研究

Information on the symmetry energy Esym(ρ) and its desity slope L is very critical for understanding the structure of rare isotopes,the reaction mechanism of heavy-ion collisions,the structure and composition of neutron stars . During the past decade, the values of the symmetry energy and its desity slope L at nuclear matter saturation density ρ0 have been constrained by heavy-ion collisions and the structure of neutron-rich nuclei. The value of Esym(ρ0) is obtained to be around 30 ±4 MeV. And the value of density slope L of the symmetry energy at nuclear matter saturation density ρ0 scatters in a very large range from about 20 to 115 MeV. Reducing the uncertainties on the constraints of Esym(ρ0) and L is thus of critical importance and remains a big challenge in the community. Recently reseachers have shown that the symmetry energy and its density slope L is closely related to the optical model potential of the nuclear reaction for nucleon as projectile. In this project,we plan to analyze the experimental data for the nucleon-uclues reaction by using optical model to obtain the nucleon optical model potential parameters and by using Monte Carlo mothed to gain the error of the optical model potential parameters. And then, using the relation between the symmetry energy, its density slope L and nucleon optical model potential, we expect to get a more stringent restriction for symmetry energy and its density slope L at nuclear matter saturation density ρ0.

对称能及梯度参数的信息对研究放射性核素的结构、重离子反应机制及中子星的结构等至关重要。近年来，通过重离子碰撞及丰中子核的结构研究等方法来提取饱和密度处的对称能及梯度参数信息：对于对称能，得到比较一致的结论，其值为30±4MeV，但还有一定的不确定性；对于梯度参数L还没有一个比较一致的结论，其值范围跨度在20-115MeV之间，具有很大的不确定性。最近研究表明：对称能及梯度参数与核子诱发核反应的光学模型势紧密联系在一起。本项目拟通过光学模型理论对核子诱发的核反应实验数据进行分析处理，获得一套同位旋相关的核子光学模型势参数，利用蒙特卡罗方法得出相应参数的误差，最终对饱和密度处对称能的取值范围给出更为精确的限制，对饱和密度处对称能梯度参数取值给出更严格的约束，进而将研究核反应的光学模型理论应用到研究核物质对称能的相关研究当中，为基于饱和密度处对称能及梯度参数信息的相关研究提供理论支持。

对称能及梯度参数的信息对于研究放射性核素的结构、重离子反应机制及中子星的结构和组成等方面至关重要。近年来，通过重离子碰撞及丰中子核的结构研究等方法来提取饱和密度处的对称能及梯度参数，得到比较一致的结论：对称能在饱和密度处的值为26-34MeV，但还有一定的不确定性，饱和密度处的梯度参数L值还没有一个比较一致的结论，其值范围跨度在20-115MeV之间。最近对对称能的研究表明：对称能及梯度参数与核子诱发核反应的光学势紧密联系在一起。本项目在此基础上主要做了两方面的研究工作，具体如下：（1）由于中子不带电，中子与核发生反应只有核势作用部分，不含库仑势。因而本项目基于对称能及梯度参数与核子诱发核反应光学势的关系，收集能量在300MeV以下的中子诱发核反应实验数据，并对实验数据进行分析处理。通过修改原有的核子唯象光学模型势，在其中加入同位旋相关信息。利用光学模型理论对分析处理后的实验数据进行模拟计算，提取了核子的同位旋相关光学势，利用蒙特卡罗方法得出相应参数的误差。利用核反应光学势与核物质中核子单粒子势的变换关系，给出了核子的单粒子势。最后利用对称能及梯度参数与核子光学势间的关系，对饱和密度处的对称能及梯度参数给出了一个新的约束，即饱和密度处的对称能取值为37.24 ± 2.26 MeV，梯度参数为44.98 ± 22.31 MeV。这与最近对对称能及梯度参数的研究工作基本一致。因而可以将研究核反应的光学模型理论应用到研究核物质对称能的相关研究当中，为基于饱和密度处对称能及梯度参数信息的相关研究提理论支持。（2）最近研究工作表明，饱和密度处的对称能及梯度参数与核子的有效质量劈裂（中子有效质量减去质子有效质量）密切相关，而核子有效质量劈裂与核的单粒子势直接相连。因而可以利用同位旋相关光学模型理论系统分析核子诱发核反应实验数据，准确提取出同位旋相关核子光学势，再利用其与核子单粒子势的关系，可以由核反应实验数据直接获取核子的有效质量劈裂。在这一研究方面，首先收集并分析现有的核子入射能量在300MeV以上的核子诱发核反应实验数据。通过修改原有的唯象核子光学势，在其中加入同位旋相关信息。其次利用同位旋光学模型理论模拟计算，获取核子的同位旋相关光学势，进而给出核子的有效质量劈裂。得出的结论是核子有效质量劈裂为=(0.41 ±0.15)δ，δ为核物质不对称度。其与最近的研究成果基本一致。