合成超重核的熔合机制及其存活几率的研究

超重元素的合成，是当前原子核物理研究的最前沿领域之一。目前，实验和理论物理学家，对这一领域的研究都非常活跃。超重核的理论研究对于实验具有重要的指导意义。我们将结合中国科学院近代物理研究所试探合成117号元素以及填充"冷-热熔合空档区核素"的实验，采用双核模型对合成超重核的熔合几率进行研究；并对各种激发能下复合核的存活几率进行计算；在以上探索的基础上，给出生成超重核的蒸发剩余截面。与此同时，针对超重核生成机制中的若干问题进行探索，使得对超重核的生成机制有深入的理解，并进一步完善相关理论模型。

本研究小组在2010年至2012年认真地开展了本项目的研究工作, 从理论方面对超重核的生成截面、生成机制及一些相关问题进行了深入的探索。项目按照原定计划顺利进行并很好的完成了预期的研究任务。 首先，针对熔合过程，考察了重离子熔合过程中的能量耗散、角动量耗散以及弹核与靶核的形状演化对核子转移的影响。 着重研究了原子核动力学形变对复合核形成几率的影响，提出了一个自洽考虑动力学形变的双核模型，计算了复合核形成的熔合几率。采用统计模型研究了复合核的退激发过程，计算了超重核的存活几率。 结合以上的研究，对合成112号至117号及118号超重元素的熔合反应进行了系统的研究，得到的理论计算结果很好地符合了已有的实验数据。在此基础上，研究了若干令人关注的生成超重元素的反应体系，预言了这些反应的蒸发剩余截面。其次，研究了原子核八级形变、十六极形变对于粒子交换势能面及熔合的影响。结果显示，由于这些形变的存在，粒子交换势能面的结构发生了较显著的变化。 并对tip-belly以及belly -belly取向的势能面结构也进行了研究。进一步研究发现十六极形变对于若干反应道的熔合几率也有较明显的影响。因为存活几率的计算依赖于裂变位垒，该位垒直接决定了生成超重核的蒸发剩余截面。因此在本项目中，发展了多维形变约束的相对论平均场模型，引入了三轴形变与反射不对称形变用于研究重核的形状势能曲面及裂变位垒，发现三轴形变在反射不对称形变的基础上降低了外垒高度约1 MeV，与经验值更好地符合。此外，本项目还采用量子分子动力学模型对库仑位垒附近能量反应中的原子核形状的动力学演化进行了计算和研究，这对于熔合反应机制的理解具有重要意义。原子核的基态性质对于超重核的合成具有重要意义。在本项目中，采用相对论平均场模型对Rn，Th，U等一些同位素链原子核的基态性质进行了研究。此外，还对超镄原子核低激发谱学以及原子核单粒子共振态中的赝自旋对称性也进行了研究。