放射性核引起核反应的同位旋动力学与核温度的同位旋效应

Following with the experiments by the radioactive nuclear beam facilities all over the world, this project aim to investigate the reaction dynamics with radioactive nuclei and the liquid–gas phase transition in the asymmetric nuclear matter. The project will probe the isospin-dependent reaction mechanisms of the nuclear reactions with radioactive nuclei in the Fermi energy domain. The time for isospin equilibration will be extracted from angular distribution of isotopes and the interaction time between the projectile and target. By exploring the mechanisms responsible for the formation of neck source and the isospin diffusion, the information on the nucleon-nucleon interaction and nuclear equation of state will be provided. The distribution of the dissipated energy in each degree of freedom and the thermal properties of the fragmenting source will be researched, devoting to propose nuclear thermal temperature measurement schemes based on the Fermi-Dirac kinetic approaches. The nuclear temperature and its isospin effects will be studied by the double rations of isotopic yields, the isobaric yields from a given source, the quadrupole fluctuations of the fragments, and the quantum slope thermometer.

本项目旨在结合国际和国内逐渐开展的放射性核束实验，对放射性核引起核反应的动力学和非对称核物质的液气相变等问题展开研究。将研究费米能区缺中子弹核轰击丰中子靶核的动力学过程，比较各个发射角度的碎片同位素成分，通过弹核靶核的作用时间来提取同位旋平衡时间。在此基础上，从中心碰撞到周边碰撞，研究颈部碎裂区的形成机制与同位旋成分，利用同位旋扩散特性提取低密度区对称能的特性。将详细区分热动能，费米动能，库库仑排斥能，反冲能和集体动能，基于量子Fermi-Dirac动力学近似，提出使用碎片的动能性质提取热力学温度的方案。使用双同位素产额比温度计、同重元素产额温度计、量子斜率温度计和量子涨落温度计等多种温度计，研究碎裂反应中的核温度。通过改变碰撞系统的质量数和中子质子比，探索同位旋自由度对动力学过程的影响，比较不同的核温度计，揭示核温度的同位旋效应。

本项目配合国内与国际放射性核束装置的建设与发展，开展放射性核引起核反应的同位旋动力学与液气相变的研究。在三年的执行期中，本项目对中高能重离子碰撞中的同位旋扩散、碎片动能分布与核温度展开研究。研究发现，对称能与有效质量劈裂均对同位旋扩散起到重要作用；然而后者在高能区的影响更为显著。本项目提出使用中高能区的同位旋扩散实验数据来约束有效质量劈裂。我们通过比较各个发射角度的碎片的同位素分布与动能分布，发现费米能量以下的对心重离子碰撞的中心区域达到了平衡，并提出使用中心区域的平均核子动能提取核温度的方法。通过以上的研究，本项目在核物质状态方程方面，进一步约束了对称能与有效质量劈裂；在有限核体系液气相变方面，提出了提取核温度的方案，为进一步确定相变临界点打下了基础；在模型方面，发展了由量子分子动力学模型与统计衰变模型组成的重离子碰撞模拟框架，特别改进了对费米子属性的描述，以及对次级衰变效应的描述。本项目发展的模型受邀参加“重离子输运模型比较”国际合作研究组，负责其中一种代码的整理与计算任务。