核子-核子有效相互作用的改进及其应用

The nucleon-nucleon interaction is the fundation of the nuclear theory in description of nuclear system. With the appearance of more and more experimental data of nuclear structure and reactions under the extream conditions, it is a great challenge for present phenomenological effective nucleon-nucleon interaction models to understand the new nuclear phenomena. The effects of symmetry potential and the mass splitting in isospin asymmetric metter play the key role for understanding these phenomena. With the Skyrme-Hartree-Fock method and the existing experimental data of nuclear structure, especially the new data about the nuclei far from beta stability line, we plan to constructe two series of Skyrme effective nucleon-nucleon interactions parameter sets, in order to investigate the effects of symmetry potential and nucleon effective mass splitting. The new Skyrme parameter sets will be applied in the nuclear dynamical models and thermodynamic models for two motivations: Firstly, to investigate the equation of state for asymmetric nuclear matter, especially the density and temperature denpendence of symmetry energy, and the behaviors of in-medium nucleon effective mass splitting etc. Secondly, to test and constrain the Skyrme parameter sets with the experimental data and seeking the sensitive observables for effective mass splitting.

核子-核子相互作用力是描述原子核体系的基础。随着大量极端条件下,特别是大量丰中子核实验新数据的出现，已有的唯象有效核力模型在描述这些新的实验结果面临极大挑战，澄清同位旋不对称核介质中对称势和核子质量劈裂的效应是其关键之一。本项目拟采用Skyrme-Hartree-Fock方法，通过现有的核结构实验数据，特别是远离beta稳定线核的新的实验数据，建立两个系列的Skyrme核子-核子有效相互作用参数组，分别研究对称势和核子有效质量劈裂效应。将其应用于动力学及热力学模型，一方面可以通过中能重离子反应、核物质液气相变等研究非对称核物质核态方程，特别是对称能的密度和温度依赖关系、介质内核子有效质量劈裂行为等，另一方面可以利用实验数据检验和约束我们所建立起来的Skyrme参数并寻找有效质量敏感观测量。

非对称核物质核态方程不仅对远离稳定线的原子核结构、核性质、非对称核物质液汽相变、同位旋不对称核反应的动力学现象，还对于理解天体物理中许多问题有重要意义。我们将Skyrme能量密度泛函应用于核反应、核结构研究，探索了核反应动力学、核结构的同位旋效应。项目完成的主要工作包括：(1)首次揭示了氘原子核与重靶核散射过程中出现的一种新的实验上可观测的极化效应。这一新效应的提出，为人们观测核力对质子和中子作用的轻微差异提供了一个新的敏感探针，将有助于解决一直以来悬而未决的、亚饱和密度区核物质对称能的密度依赖问题。(2)采用100套标准十参数Skyrme能量密度泛函，研究了对称及不对称核物质的相关性质。采用调整得到的Skyrme参数，研究了同位旋标量、矢量有效质量的密度依赖以及中子-质子有效质量劈裂。考虑到有效质量与核势深度的关联，有效质量的进一步约束有助于减小平均场势的深度的不确定性。(3)采用Skyrme 能量密度泛函和热动力学方法研究了对称能对核液汽相变的影响。研究结果发现，热核极限温度的同位素(或同量异位素)分布与对称能密度依赖形式有很明确的依赖关系。这个现象有助于有限温度下对称能的密度依赖形式的研究。这是国际上首次发现这一现象。(4)采用ImQMD模型很好再现了几个重离子反应体系的近垒熔合激发函数，发现表面对称能对丰中子反应体系的熔合激发函数有显著影响。通过与实验数据比较，得到对称能斜率L ≈ 78 MeV，表面对称能系数为18 ± 1.5 MeV fm^2。