重离子碰撞中粒子发射的同位旋效应

本文首先介绍了当前核物理的热点问题之一，放射性核束物理中的对称能密度依赖性问题。讨论了对称能的概念、研究意义、介绍了了重离子碰撞输运模型IBUU04。接下来，文章主要研究的是重离子反应中粒子发射的同位旋效应，从而进一步研究对称能的信息。基于IBUU04输运模型，模拟了Sn的两种同位素124Sn+124Sn和112Sn+112Sn在束流能量为50MeV每核子，碰撞参数为2 fm，4 fm，8 fm 的核反应。利用反应的数据，分析了n/p和双n/p的对称能效应以及碰撞参数的依赖性。结果表明：在大碰撞参数的碰撞中，高能核子的双中质比有很明显的对称能效应。同时，还研究了能量为400MeV/A，Sn的同位素的反应中π介子的产生，π-/π+、双π-/π+ 的对称能效应。文章的结尾，我们讨论了A=3的镜像核t和3He发射的对称能效应及碰撞参数依赖性，t-3He流的对称能效应，t/3He同n/p的发射关联。结果表明：在丰中子反应系统,中心碰撞下t/3He同n/p有着关联;大碰撞参数下t/3He有较好的对称能效应，t-3He相对流和微分流有着较好的对称能效应。最后，我们给出了本文的基本结论，就当前工作中的问题和今后发展的方向做出了的展望

有限核多重碎裂中的同位旋效应和液气相变

本论文介绍了原子核多重碎裂中的同位旋效应、液气相变研究的意义和现状以及当前常用的几种描述原子核液气相变的理论模型，基于同位旋相关的量子分子动力学(IQMD)模型和唯象静态模型，系统研究了有限核多重碎裂中的同位旋效应和液气相变。利用非对称核物质状态方程、IQMD模型和静态模型，研究了有限核112Sn和132Sn多重碎裂的同位旋效应以及它们对温度的依赖性。给出了在一定温度下不同密度对产生中等质量碎片和平均自由中子数/平均自由质子数的影响，发现温度较低时(5MeV)，低密区(0.01-0.04fm-3)对中等质量碎片产生的贡献大。随着温度的升高(10MeV,15MeV)，高密区域(>0.04fm-3)对中等质量碎片的产生的贡献增加。不论是在低密度区(0.01-0.04fm-3)或是在较高密度区(>0.04fm-3),如果考察自由的中子与质子的比例，则可以看出，它们与系统的同位旋有密切的关系，即在同位旋大的系统中自由中子/自由质子的比值要大于同位旋小的系统中的比值。为了寻找出核多重碎裂的临界行为信号，分析了条件矩、折合矩和组合矩及提取临界指数。采用唯象的同位旋非对称核物质状态方程和静态模型来研究热核液-气相变的临界行为，通过对核碎片的条件矩、折合矩和组合矩分析，指出了中高能重离子碰撞中形成的高温高密核在膨胀阶段存在明显的临界现象。寻找出了临界行为的信号，发现通过Zmax与S2在自然对数的对数坐标下的等高图，可以做为核发生临界现象的信号，这种现象对较重的体系会更加明显。通过线性拟合提取了临界指数，并跟其它模型提取的进行了对比，结果表明与在3D Percolation系统、Fluid系统、Au+C Fragmentation系统提取的临界指数是一致的

中能重离子碰撞中的同位旋效应及非对称核物质的状态方程研究

本论文介绍了放射性核束物理研究的现状以及当前常用的几种同位旋相关的重离子微观输运理论，系统描述了非对称核物质的状态方程、中能重离子碰撞中的同位旋效应以及中子星的性质。基于 Hartree-Fock 理论和扩展的 Skyrme 相互作用，在核物质近似下得到了一个非相对论性的密度、温度和同位旋相关的核物质状态方程 (IEOS)。系统研究了核物质状态方程的同位旋效应。讨论了核子的平均场、核物质的不可压缩系数、核子的有效质量以及核物质临界温度的同位旋相关性，并且给出了核物质饱笔点处的饱和密度、不可压缩系数以及单核子结合能的抛物线规律。同时，探讨了对称能的温度和密度相关性，给出了零温度时对称能的解析表达式，并提出了对称能温度相关性的抛物线规律，发现对称能随着温度的升高而减小。另外，基于以上的同位旋相关的核物质状态方程，对 ALADIN's Caloric Curve 给出了一种静态解释。在传统量子分子动力学 (QMD) 模型的基础上，通过在相互作用平均场、两体碰撞、泡利阻塞、初始化以及碎片构造过程中适当地考虑同位旋自由度，得到了一个同位旋相关的 QMD 模型 (IQMD 模型)。利用IQMD模型系统研究了中能重离子碰撞中的同位旋效应。例如，中能重离子碰撞中同位旋自由度的弛豫、重离子碰撞中核子前平衡发射的同位旋效应、重离子碰撞中的集体流（包括直接流、转动流、挤出流和径向流）及其同位旋相关性、原子核多重碎裂的同位旋效应及其消失、重离子碰撞中的化学不稳定性以及中能重离子碰撞中如何选取事件的碰撞参数及其同位旋效应等。同样，在传统的 Boltzmann-Langevin 方程中适当地考虑同位旋自由度，得到了同位旋相关的Boltzmann-Langevin方程 (IBLE)，利用IBLE研究了 ~(19)Na的产生截面。另外，利用IQMD模型探讨了多重碎裂的"neck" 机制以及重离子碰撞中局域势的有限程效应。基于前面给出的非相对论的核物质状态方程，系统研究了中子星的性质，如中子星的化学组份、质量、结合能、半径、密度剖面、转动惯量及表面红移等。结果表明，使用一些常用的 Skyrme 势参数能够给出与天文学观测相一致的结果。

放射性核素引起反应中同位素分布的同位旋效应及19Na产生截面的ya研究

本论文介绍了放射性核束物理研究的现状以及当前常用的几种同位旋相关的重离子微观输运理论，对传统的 Boltzmann-Langevin 方程（BLE）考虑了同位旋相关的平均场、核子-核子碰撞截面和泡里阻塞，面且在初始化相空间的抽样中区分了中子和质子，并合模型也考虑了同位旋效应，建立了同位旋相关的 Boltzmann-Langevin 方程（IBLE）。利用IBLE对放射性核引起反应中的同位素分布，~(19)Na 的产生截面，以及中能重离子碰撞中的径向膨胀流进行了系统的研究，并对超重核的合成进行了一些初步的讨论。利用 IBLE 分别研究了不同弹核 ~(14)O，~(16)O 和 ~(18)O 在入射能量为 28.7MeV/u 下轰击不同靶核~7Be 和 ~9Be的反应，计算生成碎片的产生截面，发现用丰中子（缺中子）炮弹或丰中子（缺中子）靶进行反应，所得到的产物均有丰中子（缺中子）的碎片出现。同位素分布宽度和峰位入射体系密切相关，产生碎片的电荷数越接近于入射弹核的电荷数，则同位素分布的宽度越大，峰位偏离β稳定线值越远，其同位旋效应越明显。在28.7 MeV/u入射能量下，对反应系统 ~(17-20,22)Ne + ~(12)C 和 ~(20)Ne + ~9 进行了研究。对核素 ~(19)Na 产生截面进行计算和比较后，发现缺中子核引起的反应，具有更大~(19)Na的产生截面。通过研究反应系统 ~(40)Ca + ~(58)Ni 和 ~(40)Ca + ~(58)Fe 的径向膨胀流随入射能量的变化关系，发现径向膨胀流存在着强烈的同位旋相关性。利用径向膨胀流随入射能量的变化关系和拟和结果，从理论上证实了存在使径向膨胀流为零的特定入射能量，发现对于不同的反应体系这个能量是不同的，它随同位旋自由度的变化而变化。

30,35MeV/u 36,40Ar＋112,124Sn反应中热核性质同位旋效应的实验研究

针对①中能反应中同位旋自由度是否达到平衡，②同位旋自由度对几中不同方法测量的核温度是否有影响 这两个基本问题，设计了用30和35MeV/u ~(36,40)Ar轰击~(112,124)Sn反应的实验方案。得到如下结果：对于前角5°处的耗散弹核碎裂产物，丰中子同位素与稳定核的产额比随产物出射动能的增加而减小，而丰质子子同位素与稳定核的产额比随动能的增加而增加，呈现明显的剪刀差分布特性。随耗散时间的增大，产物的平均中质比逐渐由弹核的平均中质比向系统的平均中质比过渡。这个结果说明在该反应中，同位旋自由度没有达到完全平衡。而对于20°处的DIC产物，上述剪刀差分布特性变得更不明显，这是同位旋自由度由非平衡向平衡过渡的表现。后角轻粒子的能谱分析表明，初始热核的同位旋会影响斜率核温度的提取，由于丰中子轻粒子~6He在~(40)Ar + ~(112)Sn系统中的蒸发被抑制，相比~(40)Ar + ~(112)Sn而言，其蒸发比较容易发生在衰变链早期，因此提取的温度偏高，同样，丰质子轻粒子~3He的温度在~(40)Ar + ~(112)Sn中略高。但中后角的同位素产额分析表明，反应系统的同位旋对双同位素比核温度几乎没有影响。核温度作为热核的热力学量，是独立于测量方法的，这种不同的方法得出的差异主要来源于同位旋对衰变机制的影响。作为一个尝试，将中高能反应中的熵的提取推广到这个能区，发现两个系统的熵几乎一致。在量子统计模型框架下，考察核温度与熵的关系发现，~(40)Ar + ~(112)Sn反应的挤出时刻密度略高于~(40)Ar + ~(112)Sn。

中能重离子碰撞中的同位旋效应和热核巨共振中的有限力程研究

本论文包括两部分内容，第一部分是关于中能重离子碰撞中的同位旋效应研究。第二部分是热原子核巨共振中有限力程研究。随着放射性次级核束的产生和利用，使得中能重离子碰撞中的同位旋效应研究成为核物理学的重要前沿课题。通过从稳定线到滴线附近大跨度同位旋范围内的重离子反应，使得人们可以提取核物质状态方程和介质中核子－核子碰撞同位旋旋相关截面的知识。我们将量子分子动力学(QMD)改造成为同位旋相关的量子分子动力学(IQMD)，对中能重离子碰撞中同位旋效应进行了深入而系统地研究。在研究丰中子和缺中子系统的多重碎裂过程中，发现了多重碎裂过程的同位旋效应，例如缺中子系统的中等质量碎片多重性大于丰中子系统。这对于了解多重碎裂的机理有重要意义。在研究对同位旋相关的核物质状态方程(对称势)和介质中核子－核子碰撞截面灵敏的观测量过程中，发现前平衡发射中子－质子比在较宽能区内(E<150MeV／u)对同位旋相关的核物质状态方程灵敏，但对介质中同位旋相关的核子-核子碰撞截面不灵敏；而原子核阻止在中能区(费米能

中能重离子碰撞中同位旋效应和晕核结构

本论文主要包括两部分内容，一部分是关于中能重离子碰撞中的同位旋效应和同位旋非对称核物质状态方程，第二部分是改进的Glauber理论和晕核核结构的研究．利用同位旋相关的量子分子动力学模型（IQ＼MD）系统而仔细的研究了同位旋相关的平均场和介质中核子核子碰撞截面对中能重离子碰撞中碎裂和耗散的同位旋效应．研究在国际上首次发现原子核阻止，中等质量碎片多重性和质子（中子）发射数都敏感的依赖于介质中核子一核子碰撞截面的同位旋效应，而对于同位旋相关的平均场（又寸称势）很不灵敏．故这些物理量可以作为提取相对高能范围缺中子系统同位旋相关介质中核子一核子碰撞故面的灵敏探针．另一方而，与前三种物理观测量相反，研究发现在相对较低能区前平衡核子发射中质比和同位旋分馏强度灵敏的依赖于对称势，而对于同位旋相关介质中核子一核子碰撞截面很不灵敏，可以用来提取同位旋相关平均场的知识．在此基础上分别研究了动量相关作用，核介质效应和库仑作用分别对提取上述知识动力学过程的机理和影响，研究发现这三种动力学因素对中能重离子碰撞过程中的同位旋效应有重要影响．例如研究发现核子一核子碰撞的介质效应明显增加了中等质量碎片多重性和核子发射数对于核子一核子碰撞截面的灵敏性．库仑作用降低了同位旋分馏和原子核阻止．但不影响它们分别对平均场和两体碰撞同位旋效应的灵敏性．动量相关作用明显增加了各种物理观测量对于平均场或两体碰撞截面同位旋效应的灵敏性．以上的研究结果对建立同位旋非对称核物质状态方程具有重要的参考价值和学术意义．在考虑量子修正、库仑修正、核子一核子碰撞同位旋效应和假定有效原子核密度分布后将仅适用于计算高能核子对原子核反应总截面的Glouber理论推广到能适用于中低能情况下核一核反应的Glaube理论．研究发现在应用推广的Glauber理论计算中、低能核一核反应截面时，量子修正是重要的．利用修正了的Glauber理论，系统计算了从低能到较高能大量稳定线附近30个核一核反应总截面，在没有可调参数的情况下，都与实验结果较好地符合．在计算晕核与稳定核反应总截面时，发现对于"Be，"Be和" Li等入射晕核，必须考虑它们的晕核结构才能得到与实验符合的反应截面，并可依据反应总截面来提取晕核的密度分布和均方半径等信息，以此来判定晕核的存在。

中能重离子碰撞中激发热核性质同位旋效应的实验研究

中能重离子碰撞中的核反应机制及其形成的高激发热核的性质是中能重离子物理研究的重要领域，而高激发热核性质的同位旋效应研究是这一领域的热点之一。选取了具有不同N亿比的反应体系以研究激发热核性质的同位旋效应。本论文涉及的反应系统三对共六个反应体系：55MeV／u~(40)Ar+~(58.64)Ni、30MeV/u~(40)Ar+~(112,124)Sn、35Mev／u~(36)Ar+~(112,124)Sn，这六个反应体系的N／z比分别为1.13，1.26、1.24，1.41、1.18，1.35。分别从带电粒子多重性、相对态布居核温度、关联函数等角度研究了这三对反应体系高激发热核性质的同位旋效应。在55MeV／u 40Ar+58,64Ni核反应中，用兰州4π带电粒子探测器阵列测量带电粒子多重性，研究了He和中等质量碎片的产额与反应系统的同位旋的关系，以及这种同位旋效应与反应系统的碰撞参数（即碰撞的激烈程度）、系统的激发能的变化关系。对两个反应系统，观察到带电粒子多重性中He的比分随带电粒子多重性的增加而增大，带电粒子多重性中IMF的比分随带电粒子多重性的增加而先增大，后减小的规律。两个反应系统虽然具有相同的核电荷数，但轻粒子He和中等质量碎片在多重性中的比分有明显的同位旋相关性。在30Mev／u40Sn、35MeV/u~(40)Ar~(112，124)Sn、35Mev／u 36Ar＋112,124Sn反应中用13单元望远镜探测器阵列测量了小角关联粒子。由价a关联函数提取了30Mev／u 40Ar＋112，12Sn反应系统中激发热核的态布居核温。对于不同同位旋反应系统舜UAr＋112Sn和4VAr+124Sn，提取的相对杰布居核温度分别是4.18+0.28/0.21MEV和4.10士0.22/0.20MeV；考察态布居核温度和粒子能量的关薰时，观察到两个系统的发射温度均随着粒子能量的增加而降低，缺中子系统40Ar＋l12Sn中由低能时的5.13士.30/0.26MEV降低到高能时的3.87士0.37/0.29MeV，丰中子系统40Ar＋124Sn中由低能时的5．39士0.30/0.26MeV降低到高能时的3．32士MeV。讨论了这种布居态核温度的同位旋相关性。在35Mev／u 36Ar＋112，124Sn反应中提取了洲F（3‘25）的约化速度关联函数。相对丰中子36Ar＋124Sn系统的IMF关联函数在小约化速度处反关联程度更强，表明36Ai＋124Sn系统的发射IMF的平均时间更短。用MENEKA程序提取了两个系统IMF的平均发射时间，36Ai＋112sn反应中IMF的发射时间约为150fm/c，而36Ar十124Sn反应IME的发射时间稍短，约为120fm／c。以关联IMF的单核子总能量／动量为窗条件，发现低能IMF关联函数几乎没有差别，而高能IMF关联函数在小约化速度处的差别更为明显，表明两个系统IMF关联函数的同位旋效应可能来自于IMF的早期发射。为了得到进一步的信息，我们提取了高动量窗条件下的IMF发射时间，它们比平均发射时间短，36Ar＋112Sn反应中高能IMF的发射时间约为100蒯c，而36Ai＋124Sn反应中IMF的发射时间则更短，约为50fm/c。