丰中子重离子碰撞中的对称能、动量相关势以及多体关联效应

In order to identify the causes of the deviations between the constraints on symmetry energy which were obtained from different models and different observables, we will systematically investigate the effects from the symmetry energy, the momentum dependence of symmetry potential and the many-body correlation and their cross-coupling effects in heavy ion collisions. Then based the study, we will try to obtain more accurate constraints on the density dependence of the symmetry energy and the momentum dependence of the symmetry potential. The main contents of this project are as follows: 1) Incorporating the real Skyrme energy density functional (without the spin-orbit term) which is commenly used in nculear structure and astrophysics research into ImQMD code. The new version of ImQMD will make the study of symmetry energy from the sides of nuclear structure and heavy ion collisions consistence. Furthermore, we will quantitatively study the influence of different Skyrme interactions, such as SkM series, SLy series, MSL series, on the heavy ion collisions observables. 2) Based on the new version of ImQMD, we will analyze multi-observables, such as angular distribution, energy spectra, collective flow and isotope distributions of LCPs, in heavy ion collisions. The correlations between the heavy ion collision observables and fragmentation mode as well as many-body correlations strength will also be studied. 3) By using the ImQMD code, we perform the periodic boundary conditions to explore the properties of liquid-gas phase transition in isospin asymmetric nuclear matter. Simultaneously, the liquid-gas phase transition will also be investigated by using the thermo-dynamics approaches. By comparing the results from two approaches, we try to figure out the effects of many-body correlations in the liquid-gas phase transition.

为澄清目前从不同方法和模型在约束对称能密度依赖形式的结论上的差异，本项目拟对重离子碰撞中的对称能、动量相关势以及多体关联效应及其互相交叉进行系统地分析和研究。具体研究内容包括：1）在ImQMD模型中考虑真实的Skyrme力（自旋轨道除外），系统研究不同的对称能因子、对称能斜率、同位旋依赖的动量相关势等对重离子碰撞观测量的影响。2）在新的ImQMD模型程序基础上，研究多重碎裂能区丰中子核重离子反应中的多种观测量，比如n, p和轻带电粒子的角分布、能谱、集体流、中等质量碎块的同位素分布等，分析体系的碎裂模式、多体关联强度因子与动力学出射粒子快度分布、角分布以及同位旋之比的空间分布各向异性等的关系。3）利用ImQMD模型和热力学统计方法两种途径研究非对称核物质的液汽相变行为，通过两种方法的比较探索多体关联在相变中的影响。

在国家自然科学基金的支持下，主要完成以下工作：1)在ImQMD模型中引入了Skyrme类型的动量相关项，建立了可采用真实Skyrme有效相互作用以及核物质参数{ρ_0,E_0,K_0,S_0,L,m_s^*,m_v^*}作为独立输入量的ImQMD程序的新版本ImQMD（Sky）。2）基于此程序，在3维和5维参数空间研究了35MeV/u与50MeV/u的Sn+Sn反应同位旋扩散。通过理论计算与实验数据比较，给出了相应的对称能约束，以及S与L,ms*与L的关联。同时，与国外实验组合作研究了120 MeV/u的Sn+Sn反应出射中子质子之比的能谱以确定质子中子有效质量劈裂；与国内清华实验组的合作，分析并提出了Ar+Au反应出射中子质子之比的角分布各向异性作为研究对称能的灵敏观测量，此一观测量对称能密度依赖形式的灵敏度比原来提高了30-50%，这为将来更细致的确定对称能、质子中子有效质量劈裂提供了基础。3)参与组织输运模型比较的国际合作。通过在相同、可控制条件下的Au+Au反应以及模拟核物质的BOX计算，厘清了碰撞项中假碰撞、相空间涨落带来的Pauli阻塞被低估等问题。这些研究为未来输运理论的进一步发展指明了方向。4）为了进一步发展输运模型，利用单玻色子交换模型系统研究了同位旋非对称核物质中NN→NΔ截面介质修正的同位旋依赖。指出，同位旋非对称核物质中N和Δ的同位旋转移导致的能量守恒使得介质修正的同位旋劈裂在高能区变小。基于此一理论模型，分析了描写NN→NΔ散射的M矩阵的Δ质量依赖，提出了更为精确的NΔ→NN的计算方法。项目执行期间，研究组成员的这些研究成果发表在国际国内核心刊上，共22篇，SCI/ISTP收录22篇。其中PRL 1篇，PLB 2篇，PRC 11篇。