论文部分内容阅读
原子核的多重碎裂,是中高能重离子碰撞过程中的一种普遍现象。随着入射能量的降低,重离子碰撞过程所形成的复合体系将发生熔合裂变或准裂变。对于质量较重和电荷较大的核反应体系,在某些能区,伴随着两体裂变的发生,三体裂变变得十分重要。这种三体裂变现象是介于多重碎裂和二体熔合裂变之间的一种新的实验现象。对这种现象进行系统的理论分析,对于深化我们对核反应动力学的理解,检验已有的理论模型,澄清诸如单体/两体耗散机制等概念,具有十分重要的理论意义。
量子分子动力学模型是半经典的微观动力学输运模型。模型中每个核子的单粒子波函数采用一个高斯波包来描述,势函数既有平均场效应,又有两体碰撞项作用。这部分地弥补了TDHF模型在涨落耗散上的欠缺,耗散、扩散和关联效应都自洽的考虑了进去。在该模型中,整个反应的动力学过程,由核反应系统的相空间密度函数的演化,自治统一地描述。相对于宏观动力学模型,该模型可以给出更全面和细致的动力学信息,非常适合于研究较重的弹靶体系。因此,本文采用微观动力学QMD模型,研究了入射能量为15 A MeV的197Au+197Au重离子核反应,重点研究了三裂变事件。我们主要从以下两个方面进行了研究:动力学性质和能量耗散机制。
(一)动力学性质的研究分以下几个方面:
(1)分析了三裂变事件的质量分布,理论结果能够再现实验结果。第三个碎块的质量分布的峰值为100,两体耗散机制在三裂变核反应过程中可能起重要作用。为了进一步澄清能量耗散机制,我们研究了该反应体系的核子平均自由程。结果表明,随着第三个碎块质量数的增大,在三裂变过程中,单体耗散所起作用变得越来越小,而两体耗散变得越来越大。三裂变事件的产生几率与入射能量和碰撞参数有关。半中心碰撞是产生三裂变事件的重要区域。入射能量为24 AMeV时,三裂变事件产生几率达到最大值。
(2)三裂变反应大致可以分为级联和直接三裂变模式。本文从裂变时间和颈部产生的空间位置上,论述了不同裂变模式的动力学特点。
(3)分析了各种模式的产生几率随碰撞参数的变化规律。在中心碰撞和半中心碰撞区域,级联和直接顺排三裂变的产生几率都相当大。随着碰撞参数的增加,级联三裂变的产生几率下降,直接三裂变的产生几率增加,并在各种裂变模式中占据了主导地位。
(4)选取了不同碰撞参数的直接和级联三裂变事件,研究了复合体系的寿命、级联三裂变事件两次分裂的时间间隔和三个碎块的质量分布。
(5)通过相对速度与Viola速度比较,分析了级联和直接三裂变的动力学效应。
(6)级联三裂变模式的角分布。()cm分布的峰值随碰撞参数的变化,其渐近值与虹角一致,这表明反应体系没有形成复合核；φ分布呈现出明显的峰值,表明第二次分裂是一个非平衡的过程。
(二)能量耗散机制的研究。我们主要研究了重离子核反应系统197Au+197Au的两裂变和三裂变事件的集体运动能量和原子核内部能量,在核反应过程的演化,及其随碰撞参数的变化规律。
(1)从能量和角分布的关联上分析了两裂变和三裂变模式的性质。两种模式反应的()cm峰值在20°附近,与虹角一致,说明这两种过程主要是深度非弹性散射。两种模式最后的总动能不同,两裂变比三裂变大些,说明三裂变过程能量耗散的多。两种裂变模式最后的总动能与碰撞参数有关。无论两裂变模式还是三裂变模式最后的总动能,随碰撞参数的增大而增大。
(2)为了进一步研究重离子反应过程中的能量耗散机制,我们还分析了两裂变和三裂变事件的集体运动能量和原子核内部能量随时间的演化过程,以及随碰撞参数的变化规律。从宏观动力学的角度出发,我们抽取出核反应体系的有限个自由度,研究重离子核反应过程摩擦系数随时间的演化规律,对能量耗散过程进行量化的分析。