中高能重离子碰撞过程中统计平衡性质的研究

Aimed at the complexity of the reaction mechanism in the intermediate and high energy heavy ion reaction and the influence of system and the model parameters on statistical equilibrium properties, the projectile fragmentation of intermediate and high energy heavy-ion collisions is studied by using the detectors CR-39 and nuclear emulsion in experimental measurements and the improved quantum molecular dynamics model together with the statistical model in theoretical analysis for different systems in different energies. The projectile fragmentation cross sections, mass distributions, isotopic distributions and isospin distributions are simulated, and the experimental results are compared and analyzed in theory. Through the comparison of theoretical calculation results and experimental measurement results，the projectile fragmentation cross sections and the reaction mechanism of odd-even effect in intermediate energy heavy-ion collisions are researched by theoretical, the interaction between projectile and target and the dependence relations of statistic equilibrium properties with energy and system can be further studied, the effect of the parameters and related items in theoretical model are studied for statistical equilibrium quality. Through these studies it not only can provide the information for estimating the radiation dose of heavy-ion medical therapy and cosmonaut during space station, but also provide more information for mechanism of nuclear fragmentation， provide more foundation for optimizing nuclear fragmentation theory.

针对中高能重离子核反应过程中反应机制的复杂性及模型参数对统计平衡性质的影响，本项目利用CR-39及核乳胶探测器对重离子碰撞中的核碎裂现象进行实验测量，运用量子分子动力学模型和统计衰变模型，对不同能量下的不同系统在中高能重离子碰撞中的射弹碎裂现象进行理论分析。通过对射弹碎裂产生的分截面、碎块质量分布、同位旋分布、同位素分布等的理论模拟，与实验测量结果进行比较和分析，寻找造成两者差异的原因。通过理论计算结果与实验测量结果的比较，对中高能重离子碰撞中的射弹碎块的分截面及奇偶效应形成的反应机制进行进一步地系统的理论研究，对不同弹靶组合的统计平衡性质与能量及体系的依赖关系做深入的研究，分析理论模型的一些参数和相关项对统计平衡性质的影响。通过本项目的研究不仅可以为重离子医学诊断和空间舱宇航员所接受的辐射剂量评估提供科学依据，而且可以为核碎裂机制提供进一步的信息，为进一步的优化核碎裂理论提供更多依据。

了解中高能重离子碰撞相互作用机制，对于评估太空飞船遭受的空间辐射损害和研究宇宙射线中重离子在星际间的传播以及辐射的生物学效应都有重要的科学价值。针对中高能重离子核反应过程中反应机制的复杂性，本项目利用CR-39探测器对重离子碰撞中的核碎裂现象进行实验测量，运用量子分子动力学模型（ImQMD）和GEMINI统计衰变模型对实验现象进行理论解释，对核碎裂反应过程中的统计平衡性质进行研究。.利用CR-39探测器对弹核碎裂反应截面进行了实验测量。结果表明：电荷变化总截面随靶核质量数的增加而增加，在实验能量范围内与束流能量无关；788 A MeV、736 A MeV、723A MeV 28Si作用在C靶上产生的碎片电荷变化分截面表现出明显的奇偶效应，但是496 A MeV 56Fe与C、Al、CH2反应生成的碎片电荷变化分截面没有表现出明显的奇偶效应。.我们运用ImQMD和GEMINI统计衰变模型对弹核碎裂截面进行理论分析。弹核碎裂的电荷变化分截面的奇偶效应是在退激发过程中产生的。对能在奇偶效应中起着重要作用，如果没有对能，则奇偶效应消失。由于对能的作用，中子分截面也呈现出了明显的奇偶效应，而且中子分截面的奇偶效应强于电荷分截面的奇偶效应。同时初级碎片的激发能也影响着末态碎片的奇偶效应。弹核36Ar的电荷变化分截面在低激发能区表现出明显的奇偶性质，中子分截面在三个激发能区（除高激发能区的Al靶）都表现出了奇偶效应。.体系的熵变过程主要来自于体系的压缩过程，而且靶核较重的体系熵变比较缓慢。压缩过程中熵是增大的，在膨胀过程中熵是减小的。熵随着指数q的减小越来越明显。熵的最大值随着q的减小而增大，随着不对称度的增大而减小。用动量四极矩QZZ和各向异性比R来描述核阻止本领.在膨胀阶段，反应体系仍然没有达到完全平衡。重体系的核阻止本领比较大，在中心碰撞b=0时，随着靶核质量的增加核阻止本领也是增加的。随着碰撞参数b的增大，核阻止本领是减小的。核阻止本领与体系的不对称度没有明显的依赖关系。