相对论核物质的非线性特征及其对重离子核反应动力学的影响

Based on the microscopic theory, we’ll first calculate the microscopic potential of nuclear matter and the cross section of nucleons in various conditions with Dirac-Brueckner-Hartree-Fock（DBHF） approximation and analyze the chaotic features of these nuclear interaction. Then we’ll study further the influences of these nonlinear factors on the reaction dynamics of heavy-ion collisions by combining the interaction obtained above including the cross section with transport model. Thirdly, We will build up a transport model for simulating the nuclear reactions at intermediate energy region with the help of random matrix theory and apply this model to study the nonlinear dynamical mechanism of heavy-ion collisions. Comparing the results calculated by using respectively the transport models based on DBHF and RMT, In our studying process, we will extract the observables from the reaction final states which can be used to probe the nonlinear dynamical characters and reveal the novel mechanism of the nuclear reactions processes. Meanwhile, we will collaborate intimately with the modern physics institute of Chinese academy(LanZhou) to explain some experimental data or design some experiments.

以微观理论为基础，利用Dirac-Breuckner-Hartree-Fock（DBHF） 方法，计算不同条件（密度、温度）下核物质的平均场与两体碰撞截面。应用非线性动力学方法，分析核物质相互作用的非线性特征。与当前较为成熟的输运模型相结合，研究核相互作用的非线性特征对于重离子碰撞动力学的影响。从随机矩阵理论（RMT）出发，在尽可能地区分确定论与随机性因素的前题下，建立基于RMT的核反应动力学模型。将上述基于DBHF和基于RMT的两种输运模型的计算结果，与已有的实验数据或者与通常所使用的基于核相互作用唯象模型的输运理论的计算结果进行对比分析，确定和提取能够反映不同条件下核物质相互作用的非线性特征的可观测物理量，探索核相互作用唯象模型的微观理论解释，研究重离子碰撞的非线性动力学特征。在研究过程中将与兰州重粒子加速器实验室密切合作，设计相关实验或分析实验数据。

在本项目执行中，我们（1）考察了相对论核相互作用的基本特征（平均场和截面），得到了不同条件下的平均场和介质中核子间的碰撞截面；建立了自洽的量子分子动力学模型；（2）比较分析了人们在中能重离子碰撞中所揭示出来的能够反映动力学涨落的非线性特征；（3）从混沌学的角度，显示出了核物质的平均场动力学对于处在力学不稳定区的原子核中核子的初始分布的敏感性；（4）研究了中能重离子碰撞中的相空间的广义熵和分形结构、反应产物中的信息熵与阶乘矩的变化特征，显示出了相空间的分形结构与阵发混沌现象；（5）改进了统计理论分析方法，探索了核体系在时空演化中非线性性的增长特征；（6）从衰变的角度研究了核体系相互作用的稳定性条件，合理地解释了当前的实验结果并预言了可能存在的新核素；（7）明确了相对论效应和原子核的大小对于原子光电离截面的影响；（8）研究了多粒子哈密顿系统中非线性正则模式的稳定性条件与系统中粒子数目之间的幂律关系。研究中采用了将重离子碰撞的“平均场动力学”与“碰撞动力学”之间的对比来研究非线性混沌的新思路，为进一步系统地研究重离子碰撞的非线性动力学机制奠定了基础，也有利于丰富和深化人们的混沌动力学知识。