通过小角关联函数研究重离子反应中的同位旋自由度弛豫过程

The relaxation of the isospin degree of freedom (IDOF) is driven by the density dependent symmetry energy in heavy ion collisions at intermediate energies. The timescale of isospin relaxation is colsely related to the symmetry energy. It is revealed by recent researches that isospin relaxation is likely a long-time process. In order to measure quantitatively the relaxation timescale of IDOF in regions at different density, it is proposed to measure the small angle correlation functions of the light charged particle pairs, like d-d, t-t and 3He-3He using the HBT technique. With the surface emission assumption, one can deduce the emission time scale as a function of the neutron enrichment of these particles, and therefore shed light on the relaxation timescale of the IDOF from liquid drop to gas phase. Based on the calculations of quantum molecular dynamics, one can further constrain the density dependence of the symmetry energy.

中能重离子碰撞中的同位旋弛豫由密度依赖的核对称能驱动。同位旋自由度弛豫的快慢和对称能随密度依赖性质紧密相关。最近的研究表明，在中能核反应中，同位旋弛豫可能是一个长时标过程。为了定量测量同位旋自由度在不同密度区域的弛豫时标，我们拟采用HBT方法测量重离子核反应中出射的不同同位旋轻粒子，例如p, d，t，3He等, 其小角关联函数，通过表面发射的假设，利用三体弹道模型得到这些粒子的发射时标，从而给出同位旋自由度从液相至气相的弛豫时标。并结合量子分子动力学模型的计算，进一步约束对称能随密度的依赖行为。

中能重离子碰撞实验是在地面实验室研究核物质同位旋自由度输运性质的近乎唯一的手段。小角关联函数作为一种探究重离子碰撞区域时空信息的观测方法为研究反应过程中同位旋依赖粒子的出射时标和出射次序提供了有效途径。本项目拟通过在30 MeV/u Ar+Au系统中，通过测量氢同位素的小角关联函数，结合末态相互作用模拟，最终确定粒子的出射时标和出射次序。目前，我们在兰州重离子国家实验室RIBLL1终端完成了3轮束流实验，过程中建设升级了CSHINE实验探测系统，其中角度分辨优于1度，能量分辨优于2%，具备精细化粒子小角关联函数测量能力，相关技术文章在NST和NIMA上多篇发表。物理上，通过重建30 MeV/u Ar+Au实验中的质子-质子关联函数，确定了反应中质子的发射时标为100fm/c。通过速度区分的不同粒子间的关联函数得到了氢同位素出射次序（氚最早出射，然后是氘核，最后是质子），确定了丰中子粒子较早出射的实验结果。这一研究为同位旋弛豫性质和对称能研究提供了新的途径。主要物理结果发表在核物理国际重要期刊PLB上。.此外，在寻找对称能约束新探针方面，通过对快裂变事件进行理论分析，提出裂变轴角分布和快裂变符合的轻粒子发射角分布等观测量（2篇PLB）。同时，在质子与形变核散射的双折射效应预研（CPC亮点文章）和高密区双奇异重子产生研究（1篇PLB）中也取得了新进展，为后续的实验设计提供重要的参考意义。