论文部分内容阅读
核半径和密度分布是原子核非常重要的基本特性之一。在放射性核束(RIB)出现之前,人们主要通过电子散射和质子散射的方法研究核密度分布,能研究的原子核也仅限于稳定核。随着20世纪80年代生产技术的发展,使得人们对于对于核密度分布的研究拓展到了非稳定核甚至达到了中子或质子滴线。1985年,I.Tanihata等人首次用放射性核束测量了一些轻核的相互作用截面,发现对于有些丰中子核存在中子晕或者中子皮结构。这一发现极大地推动了近几十年放射性核束的蓬勃发展。对于远离β稳定线的丰中子核,中子数(N)明显大于质子数(Z),核表面的中子密度会明显高于质子,我们将其称之为中子皮。中子皮的厚度被定义为中子和质子均方根(RMS)半径的差:δnp=<rn2>1/2-<rp2>1/2。如果我们能从测量得到中子和质子的均方根半径,那么就可以确定中子皮厚度。质子密度分布可以用电磁相互作用(比如电子散射)精确测量。由于中子是电中性的,很难用电磁相互作用探针来对其进行测量。目前对于中子分布的测量主要是利用强相互作用探针,但是不同方法得到的结果差异还比较大,而且有一定的模型依赖性。因此,我们需要寻找新的对与中子皮厚度比较敏感的探针,这就是本论文的出发点。针对这一出发点,我们从理论和实验测量两个方面对中子皮厚度作了研究。在理论计算方面,我们利用同位旋相关的量子分子动力学模型计算了50MeV/A50Ca+12C和68Ni+12C的周边碰撞。在弹核的密度分布初始化中我们采用了液滴模型中的双参数费米子密度分布形式。通过调节这一分布中的弥散系数,我们就可以得到弹核不同的中子皮厚度。通过对不同中子皮厚度下得到的轻碎片产额的研究,我们发现t和3He的产额比R(t/3He)对中子皮厚度有很好的线性依赖关系。这一线性关系可以用来在实验上提取中子皮厚度。同时我们还发现R(t/3He)与中子质子产额比R(n/p)的比值随着中子皮厚度的增加基本上是一个常数。这也就是说用R(t/3He)和R(n/p)两种方法来提取中子都是可行的。但是由于t和3He是带电粒子,在实验上比较容易测量,所以用R(t/3He)的方法来提取中子皮厚度在实验上的可行性更高。考虑到质量和电荷守恒,既然轻碎片的产额比对于中子皮厚度有依赖性,那么重碎片的产额对中子皮厚度也应该有一定的依赖性。由于从IQMD得到的初始碎片处于高激发态,不能直接与实验数据进行比较。因此我们将IQMD得到的初始碎片输入到GEMINI程序对其进行退激。通过对退激之后重碎片的同位素分布研究,我们发现较大的中子皮厚度会压低同位素分布丰中子端的碎片产额。同时发现重碎片的中子质子组分比N/Z随着中子皮厚度的增加而线性减小。我们还研究了中子皮厚度对重碎片的标度律的影响,发现重碎片的标度律系数α对中子皮厚度也有一定的线性依赖。通过以上观测量与中子皮厚度之间的关联,我们便可以在实验上通过碎片的产额分布来提取中子皮厚度的一些信息。通过反应截面来研究核物质密度分布是核物理研究比较常用的方法。M.Takechi等人测量了20-32Ne同位素的相互作用总截面σI,。如果再能从实验上测量到Ne同位素的电荷改变截面,那么我们就可以将两者结合起来得到中子和质子的密度分布,进一步得到中子皮厚度。基于这一物理动机,我们于2012年在兰州重离子加速器国家实验室(HIRFL)的放射性束流线RIBLLl上测量了21-27Ne同位素的电荷改变截面σcc°我们利用已有的相互作用总截面σI,的数据和本次实验测量的电荷改变截面σcc,结合统计擦碎模型(SAA)提取了21-27Ne同位素的中子和质子密度分布,得到了这些同位素的中子皮厚度。结果发现21-27Ne同位素中子皮厚度随着单质子和单中子分离能的差值(Sp-Sn)的增加而增加,这一结果与已有的结果能很好符合。