基于CSR的高密度非对称核物质对称能的实验研究

对称能与核物质性质的密度相关性对天体演化和核物质性质具有重要影响，引起了人们的广泛关注。理论研究表明,在重离子碰撞中，具有不同中质比的轻碎片的产额及其比值是研究核物质对称能的灵敏探针之一，现有实验技术容易实现，且该方面已有的信息较少，因此，当下是一个用来研究对称能的良好机遇。兰州CSR 的投入使用，及其外靶实验终端的建立为通过中高能重离子碰撞研究非对称核物质对称能及其随密度的变化提供了基础平台。本课题拟在CSR上通过124Sn＋124Sn 和112Sn+112Sn系统进行对称能高密行为的理论和实验相结合的研究，实验上进一步完善探测设备，建立创新的碰撞中心度选择系统，对这两系统在200MeV/u 左右出射轻碎片的产额及其比值进行实验测量，与输运模型及AMD模型的模拟结果相比较，检验此探针的灵敏性，进而提取高密非对称核物质的对称能,也为今后的深入实验研究奠定基础。

核物质状态方程的探索一直是原子核物理研究的一个重要内容。核物质状态方程，尤其是非对称核物质的状态方程，对于早期宇宙的产生以及超新星、中子星的形成和演化具有基本的意义。人们已经做了大量的实验与理论工作来探索核物质的状态方程(EOS)，但是核物质状态方程究竟是硬的还是软的（即压强随密度的变化是快还是慢），仍然是一个有争论的研究课题。在中高能重离子核反应中，相当大的一部分相对运动动能变为碰撞体系的内部激发能和集体运动能，不仅可以形成高温高密的核物质，而且还将导致核物质的极度膨胀（高温低密）状态。对这种极端条件下（远离正常原子核的温度T、密度ρ 的状态）核物质的生成机制和衰变性质的研究有助于人们了解核物质的宏观和微观特性，尤其是核物质状态方程（EOS）的确定。. 基于本课题的支持，主要完成了下面几项工作：1）通过AMD理论输运模型计算与实验数据的对比，详细研究了重离子碰撞中核阻止对核物质状态方程软硬度的灵敏性，同时研究了介质中NN截面对核阻止的影响，研究表明：入射能量在25AMeV以上，核物质状态方程及NN截面对核阻止较敏感，而在25AMeV以下，由于已基本达到完全的核阻止，这些量对核阻止不再敏感。2）通过对40AMeV的64Zn + 112Sn碰撞系统的研究，探究了费米能区多重碎裂过程中碎片形成时热核物质的特性，在判定蒸发轻粒子多重性时运用了动态聚焦的方法，研究表明：对称能系数与温度的比值asym/T 与碎片形成时的对称能紧密关联，通过这种关联，确定碎片形成时的密度ρ/ρ0 = 0.63 ± 0.03. 进而得到对称能系数和温度分别asym = 24.7 ± 3.4 MeV ,T = 4.9 ± 0.2 MeV. 3）鉴于碰撞参数在重离子碰撞研究过程中的重要性，以及以往判断碰撞参数（或中心度选择）设备复杂且耗资巨大，我们建立了简单方便的中心度选择设备，即能够测量质心系20o-120o范围内出射粒子谱的探测系统，由于此范围内粒子的横向能量之和与碰撞中心度有很好的近线性关联，所以可以用来进行中心度选择。通过在束测量，证明该设备能够很好的给出粒子分辨，同时也能进行粗略位置分辨.