本论文针对中低能区的原子核反应和相互作用,开展了对非稳定核反应与性质的研究。从1896年贝克勒尔和居里夫妇发现天然放射性到第二次世界大战前后反应堆建成为止,原子核的研究一直是以低能量范围为主,之后随着加速器技术的不断发展,对原子核的研究也逐步从低能发展到中高能。20世纪80年代以前,人们用加速器开展原子核的研究,主要是通过稳定核(近300种)之间的反应来进行的,因此相应的原子核结构和反应机制的研究基本上都局限于β稳定线及其附近的核。放射性束流装置的发展,为我们研究远离β稳定线的核创造了条件,其中对丰中子和丰质子核的一些奇异性质就成为当前核物理研究中大家很感兴趣的课题。　　 对于远离β稳定线的丰中子核,当中子数(N)明显大于质子数(Z)时,在核的表面中子密度会高于质子密度分布,被形象的称为中子皮。中子皮厚度定义为中子均方根半径和质子均方根半径的差,其大小依赖于核力各部分的平衡。由于中子分布不像质子分布一样可以通过电磁相互作用测量而达到很高的精度(一般误差为0.02fm),目前对中子皮厚度测量的精度还很低,因此,许多人采用不同的尝试来研究中子皮的性质及分布。例如理论上用平均场或者统计模型来研究中子皮,实验上也有质子散射,π介子散射,反质子原子,宇称破缺电子散射等方法来研究中子皮。本论文是基于以上现状,以提高测量中子皮厚度的精度为出发点,找到了一种测量中子皮厚度的新探针。我们用同位旋相关的量子分子动力学(IQMD)模型对一系列丰中子核展开了研究,主要模拟了Ca和Ni的一系列同位素与12C在50AMeV的碰撞反应,通过分析不同碰撞参数区间内中子皮与中子质子产额比Rnp的依赖关系,发现对于周边碰撞(约化碰撞参数从0.8-1.0)区域,Rnp与中子皮厚度存在很好的线性关联,而且周边碰撞的Rnp大于中心碰撞。取约化碰撞参数(0.8-1.0)的周边碰撞进行研究,发现对于快度取Y＞0这种情况,Rnp的值要更大,而且Rnp和中子皮的关联也更强。通过研究在不同弥散度系数下,中子皮厚度与质量数A的关联,发现它们之间也存在着很好的线性关联,通过研究中子皮厚度的质量依赖性,可以得到中子皮厚度以鉴别具有反常中子皮的核素。通过以上的研究,我们认为Rnp可以作为中子皮测量的敏感物理观测量,如果实验上可以精确的测量出中子质子比,就可以通过Rnp与中子皮厚度的关系反推出中子皮之厚度。　　 通过对中子皮厚度测量进展的研究,我们发现:人们对于丰中子核的中子皮结构的己知数据比起整个核素图来说,只是冰山一角,想要更加详细深入的研究中子皮结构,大量的理论和实验工作仍需继续。核天体物理中,为了更准确地得到中子星的性质,必须了解极端不对称核物质在高密状态下的状态方程,研究极端不对称核物质性质的密度相关性将有助于把核物质的状态方程外推到高密情况。对于具有中子皮结构的核,中子皮部分中子的数量要多于质子,特别是对于一些极端丰中子的重核,其外围中子皮部分中子密度要远高于质子密度,为中子星结构研究提供了实验室中研究的条件。因此,研究中子皮的性质,有利于我们以后展开中子星等天体物理的研究。同时,它对研究核的状态方程、核物质的不可压缩系数等方面也都有重要的作用。因此,测量有限核物质体系的中子皮厚度有非常重要的物理意义,这也是本论文进行中子皮厚度研究的初衷。　　 2008年马余刚课题组在RIKEN的RIPS(RIKEN Projectile-Fragment-Separator)上完成了探究双质子发射的测量实验。在22Mg,20Ne+12C反应道的破裂反应中,通过数据分析得到了22Mg、20Ne轰击12C靶的破裂反应的质子一质子动量关联函数(Cpp)。在关联函数中我们发现对于22Mg,Cpp在20MeV/c附近有个峰值,在大的相对动量差时它趋于1,并且是收敛的。对于20Ne发射的两个质子的相对动量关联函数,尽管统计不够多,但是在20MeV/c的相对动量下,峰值还是可以看到的。从20MeV/c的峰位强度,我们有可能提取质子发射源的时空信息。在数据分析中,我们采取张角限制和Zp限制法来扣除背景事件的方法,得到了比较干净的22Mg→20Ne+p+p三体反应道的物理信息。把整个三体反应道的信息都提取出来之后,转换到我们研究物理现象常用的三体质心系下面去进行研究,构建了22Mg不变质量谱和激发能谱,并计算了双质子相对动量谱和质心下两个质子的夹角。我们发现在高激发能下双质子相对动量谱存在着20MeV/c的峰位,同时还伴有在小的双质子夹角处的峰位,这与2He双质子发射图像是自洽的。而且在这次实验中我们还首次实现了对三体衰变道的质子-质子动量关联函数研究,也看到了明显的20MeV/c的峰位。