高密区对称能的微观输运研究

In this project, several theoretical and model-dependent issues , which affect probing the density dependence of the symmetry energy at high densities, will be intensively studied based on the self-consistent relativistic Boltzmann-Uehling-Uhlenbeck (RBUU) transport theory, which includes interactions of nucleons, Delta resonances and pion mesons, and the microscopic non-equilibrium dynamic transport model, the Ultra-relativistic Quantum Molecular Dynamics (UrQMD).On the theoretical side, the mean-field modification and the binary collision (including the mass-splitting and momentum dependent effects) of these hadrons in the isospin asymmetric nuclear system will be focused. During the process of the model calculation, the stablization of initialization of the reaction system and the isospin-dependent recognition of fragments at the late stage of reactions should be treated more carefully. Based on such an updated UrQMD model, experimental observables which are sensitive to the density dependence of the symmetry energy, measured or to be measured by several main national laboratories of the world (including our CSR at Lanzhou), will be specifically studied. With a careful consideration of experimental conditions and by the comparison of model calculations with experimental data of several observables such as the collective flow difference or ratio of light clusters, and the yield ratio of pion- and pion+ mesons, it is hoped to pin down the behavior of the symmetry energy at high densities at last.

本项目将在包含核子、Delta共振态及pion介子等强子物质的自洽RBUU输运理论及微观非平衡动力学输运模型UrQMD的基础上深入研究影响探测高密区对称能密度依赖敏感观测量的若干理论和模型依赖问题。理论方面，在同位旋不对称核系统中这些强子的平均场修正与两体碰撞(包括存在的质量劈裂与动量依赖等)是研究的重点。在模型计算过程中，反应系统的初始化稳定性、与末态碎片同位旋相关的重构等都需要更严谨地处理。在此基础上更新的UrQMD模型将用于针对性地研究包括我国兰州CSR在内的国内外几个主流国家实验室即将和正在开展的对高密区对称能密度依赖的实验观测量,如轻碎片的集体流差或比、pion-/pion+产额比。通过对实验条件的充分考虑和把多个观测量的模型计算与实验结果进行比较，为最终确定高密区对称能的密度依赖形式提供可能。

经过四年建设，该项目圆满完成了既定目标。具体如下：1）研究内容方面，我们首先基于一个相对论的BUU方法并进一步考虑了sigma、omega、rho、delta及pion的介子交换后计算了能量、密度和同位旋依赖的Delta产生截面（包括硬过程NN->ND和软过程Npi->D）。其次，在充分考虑了Skyrme势能密度泛函、自旋-轨道相互作用、内部磁场、质量劈裂以及强子平均场势修正等效应后更新了UrQMD动力学微观输运模型。之后，在充分考虑模型的依赖性及稳定性的基础上并结合一个更为合理的Coalescence挤出模式，我们具体分析了德国GSI实验室的有关新、旧实验数据（主要是采用自由核子及氢同位素的椭圆流差和比）并发现对称能在超常密时呈现出趋线性但偏软的行为。这个结论是经过对敏感观测量的再分析及对实验条件的仔细考虑后得出的，具有更高的可靠性。通过不久的将来在GSI开展的第二期ASY-EOS实验（本人是该合作组的成员之一），我们期望在更大的入射能量范围内、更多的敏感观测量的基础上探测更高核密度范围内的对称能密度依赖信息。2）发表文章方面：共完成学术论文47篇，其中SCI收录35篇（Phys. Lett. B 6篇，Phys. Rev. C 16篇，Eur. Phys. J. A 3篇，Nucl. Phys. A 1篇，中国科学（物理学 力学 天文学）9篇）。3）培养学生方面：经项目负责人亲自培养并参与本课题研究并有成果产出的时任学生共计12名，其中本校本科生1名，美国本科生1名，研究生10名（博士毕业3名，硕士毕业4名）。4）举办会议方面：承办国际学术会议2次，国内学术会议4次。