重核多核子转移反应的微观输运理论研究

Within the framework of the microscopic transport theoretical model incorporated with the statistical evaporation model, the production mechanism of the actinide and transactinide nuclei as well as the new neutron-rich nuclei near magic neutron number 126 through the multinucleon transfer reactions will be studied. The lifetime of composite system as well as the charge numbers, mass numbers and excitation energies and outgoing angles of primary fragments are calculated by the microscopic transport theoretical model. And the production cross sections and outgoing angles of residual nuclei are obtained by using the statistical evaporation model. After comprehensive analysis, we try to provide the best combinations of projectiles and targets and the best incident energies for the production of the actinide and transactinide nuclei as well as the new neutron-rich nuclei near magic neutron number 126 through the multinucleon transfer reactions, which will be helpful for the forthcoming experiments at the HIAF and other laboratories.

本项目拟在微观输运理论模型衔接统计衰变模型的理论框架下，探索通过锕系核及一些特定核区的多核子转移反应产生丰中子锕系核和超锕系核以及中子幻数为126（等待点）附近丰中子核素的途径。通过微观输运理论模型研究其微观动力学机制和同位旋效应，计算巨复合体系寿命和初级碎块的电荷分布、质量分布、激发能分布及角分布等。衔接统计衰变模型，实现初级碎块的退激发，得到多核子转移反应的末态产物的生成截面与角分布等。通过综合分析得到锕系核及超锕系核以及中子数为126附近丰中子核素合成的最佳弹靶组合和最佳入射能量，为我国大型实验设备HIAF和其它实验室即将开展的多核子转移反应实验和探测器布局提供有效参考。

近几十年，人们通过裂变、熔合与碎化反应获取了上百个稳定原子核附近的未知核素。但是，核素图中超重“稳定岛”中心区域以及锕系、超锕系核区域的大量未知丰中子核素通过这三种方式都已经很难获得。在此背景下，重核多核子转移反应引起了人们极大的兴趣。近几年，GANIL实验室通过多核子转移反应探测了位于核天体r-过程“等待点”区域的丰中子核素，发现其生成截面比碎化反应大几个量级，这更加引起了人们对多核子转移反应研究的关注。国内在建的HIAF、德国的GSI、美国的Argonne、俄罗斯的Dubna、法国的GANIL、意大利的INFN等大型实验室都已经或准备开展重核多核子转移反应方面的研究。理论上，朗之万方程、量子分子动力学模型、双核模型、时间依赖的Hartree-Fock理论、GRAZING方法等也已经或逐渐开始了这方面的理论研究。. 在本项目的资助下，我们在原有模型的基础上，改进和发展了量子分子动力学模型。我们研究了锕系核之间的多核子转移反应，分析这些反应产生的巨复合体系的性质、巨复合体系分裂时的构型与初级碎块形变等信息，可以与实验探测的动能分布直接关联，探究初级碎块的生成机制。我们还发现锕系核之间的多核子转移反应可以产生0.01mb的未知锕系核丰中子核素，为我国HIAF实验室及国际上多个实验室开展多核子转移反应探测未知丰中子核素提供了帮助。. 我们采用不同Skyrme能量密度泛函核力参数描述多核子转移反应过程。通过与美国阿贡国家实验室探测的48Ca+208Pb反应产物的比较，提出一种新的研究多核子转移反应机制的观测量，即碎块的角关联，从而寻找到了一条新的探索核反应机制的途径。. 在模拟了不同入射能量下的多种反应体系后，我们发现238U+198Pt可以得到生成截面比136Xe+198Pt大几倍的中子数为126且电荷数小于198Pt的丰中子核素。通过在理论模型中引入Q值效应，我们模拟了不同入射能量下136Xe+198Pt,208Pb等反应过程，发现即使在较高入射能量反应条件下，核结构效应也是需要考虑的关键因素之一。这为我们进一步改进理论模型和理解多核子转移反应机制指出了可探索的方向。