Studies on heavy-ion fusion reactions near Coulomb barrier and synthesis of superheavy nuclei

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

Fusion dynamics of symmetric systems near barrier energies

Within the framework of the improved isospin-dependent quantum molecular dynamics (ImIQMD) model,he fusion dynamics of symmetric reaction systems are investigated systematically. Calculations show that the number of nucleon transfer in the neck region is appreciably dependent on the incident energies, but strongly on he reaction systems. A comparison of the neck dynamics is performed for the symmetric reactions 58Ni+58Niand 64Ni+64Ni at energies in the vicinity of the Coulomb barrier. An increase of the ratios of the neutron to proton in the neck region at initial collision stage is observed and obvious for the latter system, which reduces the fusion barrier of two colliding nuclei. The distribution of the dynamical fusion barriers and the fusion excitation functions are calculated and compared with the available experimental data

Production mechanism of superheavy nuclei in massive fusion reactions

Within the concept of the dinuclear system (DNS), a dynamical model is proposed for describing the formation of superheavy nuclei in complete fusion reactions by incorporating the coupling of the relative motion to the nucleon transfer process. The capture of two heavy colliding nuclei, the formation of the compound nucleus and the de-excitation process are calculated by using an empirical coupled channel model, solving a set of microscopically derived master equations numerically and applying statistical theory, respectively.Fusion-fission reactions and evaporation residue excitation functions of synthesizing superheavy nuclei (SHN)are investigated systematically and compared them with available experimental data. The possible factors that affecting the production cross sections of SHN are discussed in this workshop

Production of heavy and superheavy nuclei in massive fusion reactions

Within the framework of a dinuclear system (DNS) model, the evaporation-residue excitation functions and the quasi-fission mass yields in the 48Ca induced fusion reactions are investigated systematically and compared with available experimental data. Maximal production cross sections of superheavy nuclei based on stable actinide targets are obtained. Isotopic trends in the production of the superheavy elements Z = 110, 112–118 based on the actinide isotopic targets are analyzed systematically. Optimal evaporation channels and combinations as well as the corresponding excitation energies are proposed. The possible factors that influencing the isotopic dependence of the production cross sections are analyzed. The formation of the superheavy nuclei based on the isotopes U with different projectiles are also investigated and calculated

基于ImIQMD模型对近垒重系统准裂变反应的研究

利用改进的同位旋相关的量子分子动力学(ImIQMD)模型程序,对能量在库仑位垒附近的48Ca+208Pb反应系统进行了模拟。计算得到的俘获截面、准裂变截面和碎片分布及其发生的时间分布等结果与实验数据符合较好。同时还得到了准裂变过程中发射第三个较大碎片的截面,并简单讨论了它们的发射机制

研究重元素原子谱学性质的可能性

论述了重元素,特别是超重元素原子谱学的重要意义。指出了对这些元素原子谱学进行研究的必要性。探讨了通过核反应产生重元素的几率和产额,以及可能的收集方法,表明了这可为重元素原子谱学研究提供必要的条件。同时也简单描述了研究重原子谱学的方法———激光共振电离法

CSR外靶实验终端中子流测量的模拟

随着兰州重离子加速器冷却储存环(HIRFL-CSR)外靶实验终端中子墙的建立,为实验测量高能中子提供了机遇．为确定CSR外靶实验终端对中子流测量的可行性,基于BUU理论模型分别对对称系统(Ni+Ni,Pb+Pb)和非对称系统(Pb+Ni)进行了模拟计算,发现当系统能量达到几百MeV／u时,中子流信号相当明显,并与碰撞参数有明显的依赖关系．模拟结果表明,在前角20°的覆盖范围内,可以较好地实现中子流测量所需要的反应平面确定及碰撞参数选择．对双击事件及其对中子流的影响进行了简单的讨论

热熔合反应合成超重核产生截面的同位素依赖性

通过在形成超重核的重离子俘获和熔合过程中引入位垒分布函数的方法对双核模型做了进一步发展．超重核形成过程中的俘获、熔合和蒸发3个阶段分别采用了半经验的耦合道模型、数值求解主方程和统计蒸发模型的方法来描述．计算了近年来Dubna小组利用热熔合反应48Ca(243Am,3n-5n) 288-286115和48Ca(248Cm,3n-5n)293-291116合成超重新核素的蒸发余核激发函数．系统分析了48Ca轰击锕系元素U,Np,Pu,Am,Cm合成超重核Z=112-116产生截面的同位素依赖性．给出了合成超重新核素最佳的弹靶组合和入射能量,即有最大的超重核产生截面．计算说明,壳修正能和中子分离能是影响超重核生成截面产生同位素依赖性的主要因素

近垒熔合机制的动力学研究

通过考虑动力学中的壳效应,对同位旋相关的量子分子动力学模型做了进一步改进,并利用改进的量子分子动力学模型对近垒熔合机制做了动力学研究.对轻系统的熔合反应,改进的模型能够给出与实验结果一致的熔合激发函数,同时,对重系统的俘获截面也能给出与实验测量值基本一致的计算结果,尤其是对近垒或垒下区域也能作出很好的描述.作为对模型的进一步检验,对核一核相互作用势做了静态研究,并与亲近势的结果做了比较