TRITON-(HE)-H-3 RELATIVE AND DIFFERENTIAL FLOWS AND THE HIGH DENSITY BEHAVIOR OF NUCLEAR SYMMETRY ENERGY

Using a transport model coupled with a phase-space coalescence after-burner we study the triton-He-3 relative and differential transverse flows in semi-central Sn-132 + Sn-124 reactions at a beam energy of 400 MeV/nucleon. We find that the triton-He-3 pairs carry interesting information about the density dependence of the nuclear symmetry energy. The t-He-3 relative flow can be used as a particularly powerful probe of the high-density behavior of the nuclear symmetry energy.

CONSTRAINTS ON THE DENSITY DEPENDENCE OF THE SYMMETRY ENERGY

Collisions involving Sn-112 and Sn-124 nuclei have been calculated with the ImQMD transport model in order to place constraints on the density dependences of the nuclear symmetry energy. Consistent constraints on the symmetry energy at sub-saturation density have been obtained by comparing these transport calculations to measurements of isospin diffusion and to the ratios of neutron and proton spectra. New isospin diffusion results from E/A = 35 MeV are also presented.

缺中子奇质量数Au核高自旋态能级结构研究

利用能量为164-180MeV的35Cl束流，通过重离子核反应149Sm(35Cl,5n) 研究了179Au的高自旋态能级结构。实验进行了γ射线的激发函数、X-γ和γ-γ-t符合测量。基于实验测量结果，首次建立了179Au的1/2[660](πi13/2)转动带。结合已有的实验数据，着重讨论了奇-A Au核中1/2[660](πi13/2) 转动带的形变和带头激发能随中子数的变化。用能量为140MeV的29Si束流轰击159Tb金属靶，布居了183Au核的高自旋态。实验中要求至少有3个高纯锗和2个BGO探测器同时点火，在此符合条件下，记录高纯锗探测器探测到的γ射线的能量和相对时间、BGO探测到的γ射线的总能量和多重性。通过对实验数据的分析，扩展并更新了183Au的能级纲图。首次建立了183Au的πi13/2转动带的能量非优先带。分析并讨论了缺中子奇-A Au中πh9/2转动带的能量非优先带和πf7/2转动带间的相互作用

双奇核190Tl和146Tb高自旋态能级结构研究

本论文介绍了原子核高自旋态研究的一般概况及有关核模型，描述了在束γ谱实验的原理与技术、数据分析与处理方法，然后着重分析和讨论了双奇核190Tl和146Tb高自旋能级结构的特性。 利用能量为175和167MeV的35Cl束流，通过反应160Gd(35Cl,5n)研究了双奇形变核190Tl的高自旋能级结构。实验进行了γ射线的激发函数和各向异度、X-γ和γ-γ-t符合测量，建立了由πh9/2νi13/2扁椭球转动带和一个具有单粒子激发特征的级联组成的190Tl能级纲图。确定地指定了190Tl的转动带自旋值，首次发现了190Tl πh9/2νi13/2扁椭球转动带的低自旋旋称反转。基于双奇核Tl能级结构的相似性，重新指定了双奇核192-200Tl πh9/2νi13/2扁椭球转动带能级自旋值，澄清了二十多年来国际上一直没有解决的自旋值指定问题且在这些扁椭形变核中均出现了低自旋旋称反转。考虑了p-n剩余相互作用的2-准粒子—转子模型定性地解释πh9/2νi13/2扁椭球转动带出现的低自旋旋称反转现象。 利用118Sn(32S ,1p3n)反应研究了双奇球形核146Tb的高自旋态，建立了激发能达8.39 MeV的能级纲图，其中包括新发现的41条γ射线和新建立的27个能级，并指定了新发现能级的自旋值和部分能级的组态。146Tb81的低位激发态是二准粒子态，高位的激发态是四准粒子态，或二准粒子与偶偶核芯低位激发态的耦合，更高位的能级则是六准粒子态，甚至八准粒子态。利用经验壳模型对部分全顺排组态的激发能进行了理论计算

超重核合成机制—包含中子、质子跃迁的二维主方程

用双核模型研究超重核的合成机制，最主要的部分是由双核系统演化到复合核的熔合机制研究。双核模型认为超重复合核的形成是由弹核的核子全部转移到靶核所致。核子分中子和质子，在以前的研究中，描述熔合过程的主方程是一维的，以类弹核的质量数 为变量，与此对应的驱动势也是一维的。对确定的 ，其同位旋的确定是由较低的势能面确定的，这样确定的同位旋与反应系统的同位旋很接近。但是我们的研究发现，对入射道同位旋与复合系统同位旋相差较大的情况，入射道在双核系统势能面比较高的位置，有时甚至在最高位置，这时核子转移的同位旋路径比较复杂，以致一维主方程的描述给出错误的结果。为此，建立了以类弹碎片中子数 和质子数 为变量的二维主方程，并建立了二维主方程的分步差分的解法，完成了解二维主方程的程序编写。并对一些典型的弹核、靶核同位旋与复合系统同位旋相差较大的系统进行了研究。对这些反应道的研究表明，无论1D主方程对这些反应道的蒸发剩余截面的研究给出了过高、或过低的估计，2D主方程都能给出与实验值一致地结果。二维主方程适用于所有的弹靶组合入射道。对确定的超重核目标，可以较准确的对各种弹靶组合的合成几率给出预言，特别是研究合成超重核的同位素依赖性，因而极大增加了预言合成预期超重岛区域超重核的弹靶组合的选择性。本工作还检验了一维主方程的适用条件：入射点必须在比较接近二维驱动势谷底时才适用，这时一维主方程预言的蒸发剩余截面的结果与二维主方程的结果很接近

超铀核的研究

本文详细调研了超铀核研究的发展过程，总结了超铀区核素产生方法、传输方法以及分离方法。结合我国的实际，利用中国科学院高能物理研究所的质子直线加速器的质子束，轰击稀有放射性靶，通过(p，4n)反应道合成和研究了超铀区新核素~(235)Am，巧妙地利用X射线对核素进行了指定，得到了它的半衰期及合成截面，实验中没有观测到伴随~(235)Am的β~+(EC)衰变的γ跃迁，该方法发表后即被日本的实验小组采用；同时利用中国科学院近代物理研究所的SFC加速器提供的~(20)Ne束流轰击~(233)U靶，测量反应产物的α衰变，第一次观测到~(250)102的α衰变，由此得到了~(250)102的半衰期，它不同于~(250)102已知的半衰期；在实验中还观测到一个能量为17.6MeV的衰变。实验采用氦喷嘴传输技术对反应产物进行传输，并根据产物的不同衰变采用了不同的测量方法，对~(235)Am由于其半衰期长，采用了化学分离的分离方法并测量X、γ及其符合测量，而对~(250)102等采用直接测量其α衰变，利用衰变关系进行鉴别的方法。通过对实验的总结分析了利用现有条件研究更重核素的可能。

形变原子核系统中的量子混沌运动的研究

按照玻尔的对应原理，将量子力学应用到宏观运动上所得的结果应该与经典力学的结果一致。故而力学系统的混沌特征也必然要在其量子性质上有所表现。迄今，对量子混沌运动研究多局限于研究经典上混沌的系统对应的量子系统有什么量子表现，但这些量子表现的动力学根源仍然不清楚。应用量子可积系统H_0的最小测不准度态作为初绐态，研究了在扰动哈密顿量作用下波包随时间、空间的演化特征。在完全的量子力学动力学描述框架下，量子波包的空-时演化表现了与经典力学中一一对应的对初值的敏感性。对自治的哈密顿系统，选定初始位置的波包始终分布在确定的能区内。起始于经典上混沌的相空间内的相干态，在其时空演化时，所包含的能级呈现GOE分布，能级之间存在着大量的免交叉。免交叉处两能级对应的态函数发生强混杂，呈现非线性共振，因而态函数发生突变。正由于波包中一对对相邻能级、状态之间的这种非线性其振的出现，在确定的动力学方程描述下的波包的确定的空时演化特征变得非常复杂，以至于成为混沌的。我们用系统中一组完备的动力学变量的期望值及其相应的测不准度来描述波包在量子空间的拓扑性质。因此，量子混沌运动可以用与量子规则运动对比的方法进行研究，并用其渐近行为表示其特征。数值计算的结果表明，量子可积系统的最小测不准态波包的空时演化动力学性质确实表现了与相应的经典系统对应的初值敏感性及波包扩展宽度随时间指数式的扩散行为，后者保证了系统的混杂性。而在混杂之后，即波包宽度随时间指数式扩散之后，宽度达到稳定。这时，波包中各状态的分布趋于各态历经。由于采用了徐躬耦先生所建议的等效普朗克常数，我们的结果可方便地推广到经典极限。因此可明确地区分波包的空时演化特征中的量子效应和动力学效应。

激光离子源用于A>170重丰中子新核素的研究

本文概述了 A > 170 质量区重丰中子同位素研究的主要工作和意义；介绍了 A > 170 重丰中子同位素合成、分离和鉴别方法；详细论述了激光离子源的原理、设计及其同传统离子源相比所具有的优越性；在文章结尾，设计了一个物理实验，实验目的在于：1）寻找 ~(181)Yb新核素；2）揭示天体物理学中~(180m)Ta 的产生问题。我们对反应截面进行了分析，并对产额进行了估计，证明了此实验设计的合理性，进而说明了带激光离子源的同位素分离器适用于产生截面很低的新核素和衰变研究。本文重点讨论了激光离子源的各方面问题：介绍了激光多步共振电离原理和激光离子源原理；具体分析了热毛细管式激光离子源元素选择性的产生及其影响的因素；讨论了在设计、加工过程中的具体问题；描述了所使用的激光技术；通过在线实验验证了热毛细管式激光离子源的元素选择性和分离效率。

缺中子核素133Sm、133Pr和93Pd的衰变

本硕士沦文籍助兰州重离子加速器国家实验室分离扇聚焦回旋加速器（SFC）提供的重离子束通过全融合蒸发反应产生远离口稳定线的缺中子核素，并用本课题组发展和建立的氦喷嘴快速带传输系统以及多重符合测量装置分离、测量核素来研究其衰变性质。在实验准备期间，曾采用~(252)Cf源进行了氦喷嘴（I－I eje咧央速带传输系统效率的测定。给出了PbI_2，PbCl_2，NaCl三种无机欲添加剂的传输效率，以及传输效率随目标核质量变化的初步结果。而后完成了以下两项物理实验：~(113)Sm的（EC＋β~+）衰变纲图和133Pr的同核异能态的研究：用SFC引出的~(40)Ca~(12+)束流轰击96%Ru的浓缩同位素靶，采用氦喷嘴带传输系统和x-γ与γ-γ符合测量方法，首次建议了~(133)Sm的简单的（EC＋β~+）衰变纲图并测得了其β衰变半衰期。~(133)Sm是目前发表过（EC＋β~+）衰变纲图的最轻的钐（Sm的缺中子核。由于Ru靶中含有~(98-102)Ru的成分，同时产生了~(133)Pr，并首次测定了~(133)Pr 11／2~－同核异能态的寿命为（l.1±0.2）s。为Pr奇A核11／2~-同核异能态的数据作了重要的补充，汇编成Pr奇A核的11／2一同核异能态和与之相关的3／2~＋，5／2~+和7／2~+能级的系统性数据。用单粒子模型理论拟合从中提取了~(131,133,135,137)Pr的11／2~-同核异能态的约化跃迁概率的实验值，并与Weisskopf近似估计进行了比较。2.~(93)Pd的β缓发质子衰变：通过~(58)Ni（~(40)Ca，3n2p）反应合成β缓发质了先驱核~(93)Pd，采用氦喷嘴带传输系统加p-γ符合观测到了它的β缓发质子衰李，测得其半衰期为1.3±0.2s。采用统计模型计算拟合了实验测得的口缓发质子能谱和布居到质子发射体子核不同终态的分支比，首次由实验数据出发初步指认了93Pd的基态自旋-宇称为9／2~±。同时与采用Woods-Saxon Strutinsky方法计算~(93)Pd的核位能面得到的结果进行了比较。计算结果支持对~(93)Pd基态自旋一宇称为9／2~+的实验指认。

重核性质的相对论平均场理论研究

本论文主要包括两部分内容，一部分是运用相对论平均场理论对超重核基态性质的研究以及Pb同位素位移微观机制的研究，第二部分是在相对论平均场框架下对BCS型对关联的改进及其在有限核性质研究中的应用。基于核子与介子自由度的量子强子动力学(QHD)， 从有效拉氏密度出发, 采取平均场近似, 已经成为当前最为成功的原子核理论之一，相对论平均理论。本文比较详细地介绍该理论模型, 并系统地探讨了新核素287115及其 衰变链上核的基态性质。结果发现所计算的结合能和四极形变符合了有限力程小液滴模型的结果，计算表明研究的 衰变链具有中等大小的长椭球形变；且计算的 衰变能 成功地与实验符合，说明相对平均场理论在原子核的超重区是有成功的。在此基础上进一步研究了新核素的单粒子能级，从而发现了超重核的一些新特点。通过分析Z=108到Z=114这四条同位素链的平均结合能，说明在这些同位素链中，对中子分离能的分析则可以看到N=162与N=184是壳效应的存在。研究了Pb同位素链的基态性质，从原子核的微观结构出发，比较详细地研究了Pb链同位素位移出现反常扭折这一重要性质的物理机制，由于满壳外额外中子会排布在距离满壳稍远一些的下一能级上，这自然会导致中子半径的增加．由于中子在核内的分布对质子分布的影响，将必然使原子核的电荷半径会在中子满壳后增加得更快。相对论平均场理论能够自然地给出原子核的自旋和轨道耦合，从而能给出合理的单粒子能级序列和间距，这为定量描述原子核的同位素位移提供了有力的理论基础。在论文的第二部分，通过引进密度相关的Delta力来改进传统的处理对关联的BCS方法，假定核子之间的作用为Delta力，计算得到状态相关的对能隙。相对于传统的常数对能隙是一个很重要的改进。接着我们用改进的理论研究了Sr同位素链的基态性质，得到了一些很有意义的结果。

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

基于双核模型对合成超重元素反应机制的研究

超重元素的合成是当前原子核物理研究的前沿领域之一。现有的兰州重离子加速器系统为我们提供了在实验上进行超重核研究的可能性。本论文就是为配合在兰州重离子加速器国家实验室开展这方面的物理工作而进行的理论研究。主要内容包括： （1） 我们分别采用数值和解析的办法计算了重离子碰撞过程中核作用势与库仑能，对双核模型中的粒子势能面进行了比较。 （2） 在模型的框架内，考虑了熔合与准裂变的竞争，对描述质量输运过程的主方程进行数值求解。求解是时间相关的，与径向动能、角动量以及形变的弛豫过程相耦合。 （3） 在双核模型基础上引入了Kramers 公式，计算了准裂变碎片的质量分布，得到了与实验符合的结果。提取出了碎片质量分布随时间的演化关系，为理解熔合与准裂变竞争过程提供了非常有用的信息。 （4）用统计模型对带有激发能的复合核的存活概率进行了研究。计算了合成超重元素的蒸发剩余截面，得到与实验符合很好的结果。 （5） 计算了核对称轴不同相对取向时的熔合位垒以及核对称轴不同相对取向对熔合概率的影响。结果表明不同的相对取向对熔合反应的影响较大，并发现弹靶碰撞为腰对腰时，更有利于发生熔合反应

近垒重离子熔合反应和超重核合成机制研究

本论文在同位旋相关的量子分子动力学(IQMD)模型基础上，对相互作用势、核子的费米子属性和两体碰撞做了系统改进，同时考虑原子核的壳效应，发展成为改进的同位旋相关的量子分子动力学(ImIQMD)模型。ImIQMD模型能够很好地描述大量核的基态性质，如结合能、均方根半径、密度分布、动量分布等，并使得基态核的稳定性有了很大提高。基于ImIQMD模型我们系统计算了一系列反应系统的熔合激发函数，并能够与已知实验数据相当好地符合，包括丰中子系统和幻数核系统；分析了各种动力学因素在熔合过程中的作用，发现动力学位垒、位垒分布、颈部动力学行为(颈部的成长，颈部中质比、颈部核子流)等对入射能量和系统的质量不对称度有着密切的依赖关系，分析了垒下熔合区域中壳效应的影响。运用ImIQMD模型，对重系统的俘获动力学过程做了分析，包括俘获截面、动力学位垒、颈部动力学行为等。基于双核系统概念，对熔合－蒸发反应合成超重核形成过程中的俘获、熔合和蒸发三个阶段分别采用了半经验耦合道模型、数值求解主方程(考虑了双核系统的衰变和重碎片的裂变)和统计蒸发理论做了描述，即为双核系统(DNS)模型。基于该模型对超重核的形成机制做了系统研究，并预言了进一步合成超重核最佳的弹靶组合和入射能量

寻找质子滴线核25P、26S

原子核的滴线是指原子核沿同位旋自由度从束缚态核变为非束缚态核的边界，也是原子核存在的极限。质子滴线是在缺中子方向的边界，中子滴线是在丰中子方向的边界。到目前为止，S 同位素的质子滴线核被认为是27S，P 同位素的质子滴线核是26P，虽然有实验发现了25P，但是还没有被重复，需要进一步的确认。而理论模型计算表明束缚态的26S 和25P 是存在的，因此寻找25P、26S 一直是一个很有意义的课题，如果能够确认25P 和26S 的存在与否，不仅可以检验相关理论模型的正确性，确认原子核在同位旋自由度上的存在极限，帮助人们对核力的进一步深入认识，而且对于天体物理，宇宙演化及元素的形成等都有着重要的科学意义。本论文介绍了2008 年6 月在兰州放射性束流线(RIBLL)上进行的专对25P、26S存在与否寻找的实验，并分析了实验数据。实验使用80.387MeV/u32S 初级束轰击9Be 初级靶，经过RIBLL 对次级束产物进行了分离以后，利用Bρ+ΔE+ER+TOF 联合鉴别的方法对次级束产物了鉴别。重离子在CsI 探测器中沉积能量与光输出响应之间满足一定的经验公式，本文利用RIBLL 上的次级束产物刻度了粒子在CsI(Tl)探测器中的能量沉积与光输出响应的光输出曲线，通过一组刻度数据可以确定核素在CsI 探测器中光输出响应道数，发现粒子在CsI(Tl) 探测器中信号的ADC 读出与CsI(Tl)探测器的光输出(QDC 读出)具有很好的线性关系。论文最后比较了实验统计数据与EPAX 经验公式计算结果，并利用计算结果与实验数据分析结果估算了25P、26S 的半衰期上限

缺中子奇质量数Au核高自旋态能级结构研究

利用能量为164-180MeV的35Cl束流，通过重离子核反应149Sm(35Cl,5n) 研究了179Au的高自旋态能级结构。实验进行了γ射线的激发函数、X-γ和γ-γ-t符合测量。基于实验测量结果，首次建立了179Au的1/2[660](πi13/2)转动带。结合已有的实验数据，着重讨论了奇-A Au核中1/2[660](πi13/2) 转动带的形变和带头激发能随中子数的变化。用能量为140MeV的29Si束流轰击159Tb金属靶，布居了183Au核的高自旋态。实验中要求至少有3个高纯锗和2个BGO探测器同时点火，在此符合条件下，记录高纯锗探测器探测到的γ射线的能量和相对时间、BGO探测到的γ射线的总能量和多重性。通过对实验数据的分析，扩展并更新了183Au的能级纲图。首次建立了183Au的πi13/2转动带的能量非优先带。分析并讨论了缺中子奇-A Au中πh9/2转动带的能量非优先带和πf7/2转动带间的相互作用