【摘要】：原子核內核子之間的短程關聯(lián)及其對核子動量分布的影響是近年來人們關注的一個熱點問題。傳統(tǒng)的殼模型認為原子核內的每個核子都處在一個與其他所有核子共同作用而產生的平均場中做近似獨立粒子運動,因而核子的動量不能超過費米動量(kkF)。然而隨后的質子敲出實驗卻指出只有60-70%的核子滿足這種獨立粒子運動,這顯然有悖于殼模型圖像。近年來進行的高能電子散射實驗則進一步指出,原子核中普遍存在著同位旋依賴的核子-核子短程關聯(lián)對,即質子-中子關聯(lián)、質子-質子關聯(lián)及中子-中子關聯(lián),其中質子-中子關聯(lián)對占主導地位(np-dominance),這種由張量力導致的關聯(lián)核子對之間具有大的相對動量和小的質心動量,使得一部分低動量核子(kkF)獲得更高的動量(kkF),從而在核子動量分布中產生一個高動量尾巴。短程關聯(lián)及其導致的高動量尾巴對核結構與核天體物理中的許多問題,如核物質對稱能、中子星的結構及狀態(tài)方程等都會造成顯著影響,這方面的研究也在如火如茶的進行�；谀壳皩嶒灪屠碚撋系囊恍┻M展,本文我們將在同位旋依賴的Boltzmann-Uehling-Uhlenbeck(IBUU)模型的框架下,利用重離子反應來研究核子之間短程關聯(lián)及高動量尾巴。通過比較和分析在考慮與未考慮高動量尾巴效應下的模型計算結果,進而去尋找實驗上敏感于高動量尾巴的觀測量。首先第二章介紹了目前常用的描述中能重離子碰撞的微觀輸運模型。在第三章,根據一些實驗事實及理論研究,如由于質子-中子短程關聯(lián)對的主導地位,在豐中子核內質子擁有高動量(kkF)的幾率大于中子;理論和實驗指出,高動量尾巴的分布形式為～1/k4;微觀計算顯示同位旋不對稱度δ與動量分布的高動量組分之間近似呈線性關系,我們獲得了考慮核子-核子短程關聯(lián)效應之后,核物質核子動量分布的參數(shù)化形式n(k)。進一步結合局域密度近似,得到了有限核的核子動量分布,并在IBUU輸運模型中加入了這種高動量的核子動量分布。計算結果顯示當考慮短程關聯(lián)后,核子動量分布中明顯出現(xiàn)一個高動量尾巴。第四章基于合并了高動量尾巴效應的IBUU輸運模型,我們模擬了束流能量為50 MeV/nucleon及140 MeV/nucleon的對稱核系統(tǒng)12C+12C和非對稱核系統(tǒng)124Srn+124Sn的碰撞反應,計算表明高動量尾巴效應能明顯增加高能自由質子和自由中子的產出幾率,并且高能核子的出射幾率會隨著束流能量的提高而增加,但是高動量尾巴在高能核子排放中的效應卻有所減弱,這是由于越高的反應能量,會導致短程關聯(lián)的作用在核子碰撞過程中相比其他作用影響越低。對于高動量尾巴效應對核反應中的韌致輻射光子產出的影響,我們也模擬計算了 112Sn+112Sn,124Sn+124Sn和197Au+197Au三個體系的碰撞反應。結果表明反應產出的質子-中子韌致輻射光子非常敏感于原子核動量分布中的高動量成分,核子動量分布中的高動量尾巴可以導致豐中子核中高能韌致輻射光子產出量的顯著增長。對于不同的平均場勢,反應中硬光子的產出會有一定的差異,但是光子發(fā)射的高動量尾巴效應卻都很明顯。不同平均場下光子產量之所以不同,是因為韌致輻射光子來自于核子之間的散射,不同的平均場導致核子受到的力不同,因而會直接影響到核子的散射過程,最終影響到反應中光子的產額。為了減小反應模擬中的不確定性,如光子產出幾率和核子散射截面以及系統(tǒng)誤差,同一反應體系在不同束能下的雙微分光子產出幾率之比Rp及不同反應體系在同一束能下的雙微分光子產出幾率比Rp'被提出作為潛在的敏感探針來研究核子之間的短程關聯(lián)及其導致的高動量尾巴。核物質對稱能也是人們關注的一個熱點問題,其在重離子核反應動力學、非對稱核物質狀態(tài)方程等方面以及天體物理領域中的核素合成和中子星的結構與演化等方面具有的重要影響。在考慮了高動量尾巴效應的IBUU模型的基礎上,我們也討論和分析了利用質子-中子韌致輻射光子作為對稱能敏感探針的可能性。第五章模擬了束流能量為50 MeV/nucleon的132Sn+124Sn和40Ca+40Ca兩個系統(tǒng)的反應,討論了在考慮與不考慮高動量尾巴兩種動量分布情況下,質子-中子韌致輻射光子的產出情況并進一步分析了其對核對稱能的敏感性。通過對不同的對稱能下光子的產額及其能量的幾率分布可知,無論有沒有考慮短程關聯(lián)效應,韌致輻射光子的產出都不敏感于對稱能。然而兩個不同系統(tǒng)的光子產出比R,不僅敏感于原子核的高動量尾巴,同時也敏感于核對稱能,甚至在考慮高動量尾巴效應后,核對稱能對硬光子產出比的影響會進一步增大,這可能是由于比值降低了光子產出的介質效應的影響以及光子產出幾率模型所導致的差異,從而使得光子產出的對稱能效應顯現(xiàn)出來。另外,相比于不考慮高動量尾巴的情況,在考慮短程關聯(lián)導致的高動量成分后,光子產出比有所降低,這是由于核子動量分布中的高動量組分主要由質子-中子關聯(lián)導致,因而高動量尾巴效應對光子產出的影響會隨著同位旋不確定度占的增加而減弱。最后,在第六章中,我們對本文涉及的工作進行了總結,并對以后可能的研究方向作了展望。
【圖文】：

用的費米氣體，它們被平均場約束在一個區(qū)域內。對核內核子運動起約束作逡逑用的主要因素是泡利（Ｐａｕｌｉ）不相容原理。為便于計算，將這個區(qū)域看成邊長逡逑為ａ的方盒子，并且盒壁為無限高勢壘。圖１．２為中子和質子的核勢阱，勢阱的逡逑高低由結合能、費米能級決定。根據泡利原理的限制，勢阱內每個能級上的核逡逑子（質子或中子）只能以自旋方向相反的形式填充。由于中子和質子有電荷差逡逑異，他們的核勢阱的深度不相同，質子之間的庫侖作用導致質子阱底部比中子逡逑高出一個庫倫能艮。逡逑根據邊界條件，由薛定諤方程可以給出描述核子運動的波函數(shù)為逡逑２逡逑－０邋＝邋（－）３／／２邋ｓｍｋｘｘ邋■邋ｓｉｎ邋ｋｖｙ邋？邋ｓｉｎ邋ｋ７ｚ：邐（１．１）逡逑ａ逡逑其中Ａ：Ｔａ邋＝？兀，Ａ：ｙａ邋＝邋７２：，，，邋Ａ；２ａ邋＝邋ｒ＾７ｒ，？，？取正整數(shù)。核子動量Ａ：對應的逡逑動能為￥Ａ：２／２Ａｆ，容易得到在ａ．Ａ：邋＋邋ｄＡ：）之間的總的狀態(tài)數(shù)為逡逑ｄｎｉｋ）邋—邋—（ ）３／ｃ２ｄ／ｃ，邐（１．２）逡逑２邋７Ｔ逡逑４逡逑

剛＝１￣＋良。仄，，邐（Ｌ８）逡逑其中，通常�。郑镥澹藉澹担埃停澹�，ｒｏ邋＝邋５．８ｆｍ，ａ邋＝邋０．６５ｆｍ。圖１．３給出了諧振子勢和逡逑伍茲－薩克森勢的比較，可以看出相比諧振子勢，在短程和長程部分伍茲－薩克逡逑森勢的吸引力較弱，而在中程部分伍茲－薩克森勢的吸引力較強。逡逑通過求解薛定諤方程，計算發(fā)現(xiàn)只有前三個幻數(shù)核與實驗一致，這說明只逡逑考慮中心力場還不足以描述原子核的殼層結構。為了進一步完善模型，邁耶等逡逑提出原子核中應存在較強的自旋－軌道耦合相互作用，這便是殼模型的第二個假逡逑設：原子核內的核子除了受到一平均的中心力場作用外，還受到另一位勢，即逡逑自旋－軌道耦合勢的作用。這樣就可以將單粒子運動的哈密頓量Ｆ寫為逡逑Ｈ＾＾邋＋邋Ｖ（ｒ）邋＋邋Ｖｓｏ（ｒ）ｌ－ｓ，邐（１．９）逡逑其中Ｖ（ｒ）取上述伍茲－薩克森勢
【學位授予單位】：南京大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：O571

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本文編號：2702956