O+Cr体系中子转移对熔合反应的耦合道效应研究

The reaction mechanism research of heavy-ions at energies around the Coulomb barrier is a hot topic nowadays. For the coupled-channels effects that may be involved in the fusion reaction, the effect of neutron transfers with positive Q-values on the heavy-ion fusion reaction below the barrier is still controversial up to now, it is urgent to research the relevant mechanisms further. We plan to measure the fusion excitation functions of 16,18O+50,52,54Cr at energies around the Coulomb barrier with high precision by using the electrostatic deflector setup based on the HI-13 tandem accelerator in Beijing, and to extract the fusion barrier distributions by using the measured data. At the same time, we also plan to measure the transfer reaction channels which have effect on the fusion cross section, especially the important two-neutron (2n) transfer channel, and to extract the coupling strength as well as the optimum Q-value of transfer reaction. We mainly research the effects of positive Q-value 2n transfer channels on the fusion reaction of 18O+50,52,54Cr at sub-barrier energy region, and offer the direct experimental proof that can identify if the positive Q-value neutron transfer channel can enhance the fusion cross section. Therefore, we can study the crucially physical mechanism that determines the coupled-channels effects of neutron transfer and know more about the heavy-ion fusion dynamic processes at energies around the Coulomb barrier.

近垒能区重离子核反应机制研究是当前国际上的热点课题之一。就熔合反应中涉及到的耦合道机制而言，目前人们对正Q值中子转移道对垒下能区重离子熔合反应的影响还存在争议，极需进一步深入研究。 本申请拟基于北京HI-13串列加速器，用静电偏转板装置高精度测量16,18O+50,52,54Cr体系在近垒能区的熔合激发函数，并抽取熔合势垒分布；同时测量对熔合截面有影响的转移反应道，特别是重要双中子（2n）转移道，抽取转移反应的耦合强度和最佳Q值。着重研究正Q值2n转移道对18O+50,52,54Cr体系垒下能区熔合反应的影响,给出正Q值中子转移道是否导致垒下熔合截面增强的直接实验证据。研究中子转移耦合道效应的关键物理机制，深化人们对近垒能区重离子熔合反应动力学过程的认识。

近垒及垒下重离子熔合反应是核物理领域一个长期受关注的话题，牵涉到原子核系统的耦合与隧穿这两个基本的量子过程。对于非弹激发的集体振动或转动耦合，现有的耦合道理论可以很好地描述。但是对于转移反应道的耦合，目前理论尚不能合理处理。而且实验数据比较缺乏，特别是对带有正Q值的中子转移反应。. 为此，本项目开展了O+Cr体系及其临近体系中子转移对熔合反应的耦合道效应研究。在北京HI-13串列加速器R60终端上，利用静电偏转板高精度测量了16,18O+50,52Cr, 54Fe, 58Ni体系的熔合激发函数，能区覆盖约0.84 – 1.20倍库仑势垒，步长约0.5 MeV。对比16O体系，实验结果显示具有正Q值中子转移的18O体系存在垒下熔合增强。结合耦合道理论计算，表明该增强部分来源于弹核和靶核的集体振动耦合道效应，也存在来源于中子转移道的耦合贡献。然而，现有理论理论均不能解释实验结果，迫切需要发展精确的转移耦合道理论。. 为评估各反应道耦合的贡献，我们提出了相对增强（RE）的概念，即实验截面与理论截面之比。这样在考虑了非弹激发道耦合的主要贡献后，剩余的增强应归因于转移道的耦合。据此我们对多个熔合体系，如40,48Ca+40,48Ca, 32S,40Ca+90,94,96Zr等体系进行了系统性的研究，清晰地指出了正Q值中子转移道的贡献。RE方法为评估熔合反应中的耦合道效应提供了一个自洽的、统一的方法。. 由于耦合道计算强烈依赖与输入的光学势参数，因此我们开展了从转移反应抽取出射道奇特核体系光学势的实验研究。在6He+209Bi体系中首次观察到完整的反常“阈异常”现象，指出色散关系在奇特核反应体系中可能不适用，需要进一步探索深层次的物理根源。