中能重炮弹耗散碎裂反应及用于产生奇异核束流的前景

近年来，在重离子物理研究中，一个重要的方向就是利用奇异核次级束流进行核反应机制、原子核特性、新核素的合成及其衰变模式的研究。人们用这一技术得到了许多新的同位素，并发现了β延迟多中子、多质子发射等奇异的衰变方式和原子核相互作用半径参数r_0随中子过剩自由度（N－Z）的增加而增加等新的物理现象，促使人们进一步研究把适用于β稳定线区域的理论外推到远离β稳定线的核是否正确，及在多大程度上正确。同时，也促使理论工作者对远离β稳定线核的性质进行新的估计，尤其是得到由重的核组成的奇异核次级束流是人们近年来努力的方向。在中能情形下，奇异核束流产生的基础是一种类似于高能碎裂过程的反应机制。理论上存在着不同的模型，许多概念和公式都是从低能、高能两端时的情形向中间延伸而得到的。基于火球模型而得到的Guerreau的计算能较好地拟合中能~(40)Ar炮弹以下的核引起反应的实验结果，并被用于轻弹核产生奇异核次级束流截面大小的实验预言中。但是对于较重入射弹核(如~(86)Kr)引起的反应，用上述一套计算理论得到的结果和实验测得的同位素分布的峰位及分布宽度都差别较大，而且约化半径参数r_0取值1.4fm，这又比高能时r_0 = 1.2fm大。目前，这一问题还未得到较好解决。为了进一步研究中能重弹核引起的周边反应机制及在法国SPEG磁谱仪上发展重的奇异核束流的前景，我们和法国GANIL合作进行了44MeV/u的Xe核轰击Zr耙、测量中重核同位数分布、研究核反应机制的实验。实验得到了较好的核电荷数Z谱、质量数A谱、电荷态Q谱，每个元素的能谱、角分布及同位素分布。实验结果表明：在较重的炮弹引起的核反应中，反应过程会有较大的能量交换，反应产物会有较大的激发能，反应过程不再是“纯碎裂“过程，而是他含碎裂、核子转移及耗散的过程。并对中能重入射弹核产生奇异核次级束流的前景进行了讨论。同时，在Guerreau的计算方法基础上，考虑中子皮对耗散对中能重离子周边反应的影响，发展了一个计算中能重离子周边反应产物同位素分布的唯象模型。该模型能同时较好地拟合中能~(40)Ar、~(86)Kr、~(129)Xe炮弹引起的产物同位素分布。我们还从反应总截面的计算入手，在Kox计算的基础上，发展了一个计算低能、中能及高能反应总截面的参数化计算公式。它能较好地拟合较广能区的实验数据，并可探讨核反应由低能向中能、高能过渡时，原子核相互作用的变化趋势。用我们发展的核反应总截面参数化计算提取相互作用半径参数r_0，用小液滴模型理论对Karol的微观模型进行修正，并考虑中子皮及中子分布弥散度随（N－Z）的增加而增加的影响，则能较好地解释原子核相互作用半径参数随中子过剩自由度的增加而增加这一实验结果。在重离子相互作用势的计算中，如果引入中子皮及中子分布弥散度并选用小液滴模型给出的双参数费米分布，则可以考查中子皮及中子分布弥散度对相互作用势的影响并改进熔合位垒与实验结果的拟合值和改善亲近势标度。在此基础上，我们用国际上通用的TRANSPORT程序对兰州HIRFL后输运线发展次级束流进行了较为完整的一级束流光学计算，讨论了HIRFL上建造次级束流线的可能性