Au+Au和Ar+Au快三裂变反应的微观输运理论研究

Recently,"fast ternary fission" phenomenon is reported from experiment as a new type of nuclear reaction mechanism. Its features are non-equilibrium fission with the high ternary fission probability, the short time-scale, and near collinear orientation. It becomes a challenging problem that needs to be solved urgently, since the physical mechanism of the fast ternary fission has not yet been well understood in experiment and theory at present.The systematic study of fast ternary fission will greatly enrich people's knowledge about the nuclear reaction process. In this project, the fast ternary fission reaction of 197Au+197Au and 40Ar+197Au will be investigated by using the improved quantum molecular dynamics (ImQMD) model. The contents of this project includes three aspects: 1) To explore the dynamical mechanism of the fast ternary fission reaction; 2) To study the energy dissipation mechanism of the fast ternary fission reaction; 3) To probe the effect of the density dependence of symmetry energy on the dynamical process of the fast ternary fission reaction. Through this research project, we expect to clarify the physical nature of fast ternary fission reaction and to obtain the optimized combination of projectile and target, incident energy and impact parameter for producing the fast ternary fission reaction. We will work together with domestic experimental group and provide more useful information for further experimental study on fast ternary fission.

"快三裂变"是最近实验报道的一种全新核反应现象，特征是高三分裂几率、短分裂时间、三个大碎块分布接近共线。目前实验和理论对这种新反应类型的物理机制尚不清楚，使它成为核反应领域一个富于挑战性又亟需解决的课题。对这一实验现象进行系统的理论研究，必将极大的丰富人们对核反应过程的认识。我们拟采用改进的量子分子动力学(ImQMD)模型，对197Au+197Au和40Ar+197Au的快三裂变反应进行研究：探索快三裂变反应的动力学机制，澄清快三裂变反应的能量耗散机制，研究对称能的密度依赖形式对快三裂变反应动力学过程的影响。通过本项目的研究，希望能阐明产生这种新机制的物理本质和原因，进而给出核反应过程中发生快三裂变事件的最佳反应条件，与国内实验组密切配合，为进一步的实验研究提供重要参考并获取对称能密度依赖信息。

快三裂变是具有高三分裂几率、短分裂时间、三个大碎块分布接近共线的一种全新核反应现象。目前实验和理论对这种新反应类型的物理机制尚不清楚，使它成为了核反应领域一个富于挑战性又亟需解决的课题。本项目采用改进的量子分子动力学(ImQMD)模型嫁接统计衰变模型(GEMINI) 探索了197Au+197Au和40Ar+197Au复合体系三裂变反应的三种裂变模式：直接拉长三分裂，直接对称三分裂和级联三分裂，每种模式都与入射能量和碰撞参数密切相关。澄清了快三裂变反应的能量耗散机制。通过ImQMD模拟提取了反应过程中反应体系的动能Ek和势能Ep，计算出反应过程中的总动能损失。通过相对运动的总动能损失的斜率公式估算了两体耗散的粘滞系数在(2～5)×10-21 MeV s fm-2范围，我们把这个数值与宏观动力学模型的粘滞参数进行比较，发现这个两体耗散的粘滞性是非常强的。另外，我们研究了对称能的密度依赖形式和同位旋弛豫时间。通过对快三裂变反应中的轻粒子发射，我们寻找到新的同位旋灵敏观测量Yn,ex/Yp,CI。在轻带电粒子出射角θ小于90度时, Yn,ex/Yp,CI随着角度的增加快速下降，在大角度时趋于平稳。Yn,ex/Yp,CI变化的斜率反应了丰中子性下降的速度。通过使用ImQMD+GEMINI模拟结果与实验数据进行对比，我们发现对称能随密度依赖形式的参数限制在γ=0.4～0.5之间（对应对称能随密度变化曲线在饱和密度附近的斜率为L=33～61MeV）。同时还发现同位旋漂移和同位旋耗散是重离子碰撞过程中同位旋自由度驰豫过程的两种不同的机制。同位旋耗散是在反应过程中是最先达到平衡的一个物理量，是一个快同位旋驰豫过程，时间量级为100 fm/c。而同位旋漂移是一个慢同位旋驰豫过程，在整个反应过程中都在起作用，时间量级为1000 fm/c。我们认为快三裂变同位旋自由度驰豫主要是由同位旋漂移机制决定的。