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作者：舒建波中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所)

学位级别：硕士

单核子势是输运理论模型的一个重要输入量。由于核子-核子相互作用的非定域性和多费米子系统中的泡利交换效应,单粒子势的同位旋矢量部分(对称势)和同位旋标量部分(标量势)均依赖于核子动量。然而,在重离子碰撞输运模型中,直到最近二三... 详细信息

单核子势是输运理论模型的一个重要输入量。由于核子-核子相互作用的非定域性和多费米子系统中的泡利交换效应,单粒子势的同位旋矢量部分(对称势)和同位旋标量部分(标量势)均依赖于核子动量。然而,在重离子碰撞输运模型中,直到最近二三十年,单核子势的动量依赖性才更多地被考虑。而且人们发现单核子势的动量依赖性会影响许多对称能敏感的实验可观测量。单核子势的动量依赖性可以通过核子有效质量来描述。对于非对称核物质,中子和质子的有效质量通常会存在差异,这种差异可以用中子-质子有效质量劈裂m=(m-)-m)来表征。中子-质子有效质量劈裂会影响宇宙早期演化过程中的中质比、介质中的核子-核子散射截面和重离子碰撞动力学,是理解核物理以及核天体物理中许多物理现象的一个重要物理量。在本文中,从Skyrme有效核子-核子相互作用出发,在前人的基础之上,得到了单核子平均场、核子有效质量以及弹核和靶核的初始化核子密度分布,并自洽地用于Boltzmann-Uehling-Uhlenbeck(BUU)输运理论模型中。使用三种对称能、不同中子-质子有效质量劈裂的六组Skyrme参数(Sk I2,Gs,KDE0v1,NRAPR,BSk9和SV-mas08),利用BUU输运模型对Sn+Sn和Sn+Sn进行了碰撞理论模拟。结果表明,由中子-质子有效质量劈裂效应引起的自由双中质比差异在较高的核子动能情况下比较明显。此外,与NSCL实验数据的比较表明,在六组Skyrme相互作用中,KDE0v1相互作用所对应的双中质比结果与实验更为符合。

关键词：重离子碰撞 Skyrme相互作用对称势对称能有效质量劈裂

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亚饱和密度区域对称能性质和核子有效质量劈裂的研究

亚饱和密度区域对称能性质和核子有效质量劈裂的研究

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作者：郭亚飞兰州大学

学位级别：硕士

本文基于同位旋和动量依赖的兰州量子分子动力学(LQMD)输运模型,研究了中能重离子核反应中亚饱和密度对称能和核子有效质量的同位旋劈裂。重离子核反应主要是研究两个原子核碰撞的动力学过程。基于放射性束引起的核反应机制的研究是当... 详细信息

本文基于同位旋和动量依赖的兰州量子分子动力学(LQMD)输运模型,研究了中能重离子核反应中亚饱和密度对称能和核子有效质量的同位旋劈裂。重离子核反应主要是研究两个原子核碰撞的动力学过程。基于放射性束引起的核反应机制的研究是当前核物理前沿课题。目前在世界上存在或在建有多条放射性束流装置,这些装置的入射能量涵盖了从低能keV量级到相对论GeV量级。费米能区(10-100 MeV/nucleon)重离子核反应受到核子-核子相互作用势、泡利效应和核子-核子碰撞共同作用的影响。人们基于输运模型去模拟重离子碰撞,从而来研究原子核介质中同位旋依赖的有效相互作用和丰中子核物质状态方程,尤其是方程中的同位旋依赖项,即密度依赖的对称能。首先,系统研究了同位素核反应Sn+Sn和Sn+Sn中同位旋粒子(核子和轻的结团)的颈部动力学过程。入射能量分别为50和120 MeV/nucleon条件下,研究了自由核子和汽相核子(核子以及氢和氦的同位素)的单中质比和双中质比,并通过这些同位旋敏感的实验可观测量,约束中子和质子的有效质量劈裂和亚饱和密度处的对称能。有效质量劈裂和对称能强烈地影响着单中质比的动能分布,尤其是在高动能部分。密度依赖的对称能对双中质比的影响要大于核子的有效质量劈裂。利用双中质比与来自美国密歇根州立大学国家超导回旋加速器(NSCL/MSU)新的实验数据比较将密度依赖的对称能约束于软的硬度参数(γ=0.5)。在软的对称能下,中子和质子的有效质量劈裂m>m和实验数据符合的较好。其次,基于LQMD输运模型研究了准裂变反应的同位旋效应。从碎片的径向速度分布和总动能分布发现,类弹类靶碎片的形成受到反应系统、入射能量以及碰撞参数的影响。准裂变反应初级碎片的产额在类弹类靶区域呈现出对称分布。类弹类靶碎片的平均中质比敏感地依赖于对称能的软硬。在丰中子核反应中,硬的对称能条件更容易形成丰中子碎片。初级碎片有较高的激发能,GEMINI统计衰变模型应用于其退激发过程。经过退激发过程同位旋效应变弱,尤其是在具有较大激发能的大质量碎片区域。

关键词：同位素反应准裂变反应同位旋依赖的输运模型对称能有效质量劈裂

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利用机器学习研究中低能重离子碰撞中的物理问题

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原子能科学技术 2023年第4期57卷 751-761,I0001页

作者：张英逊王方元李理陈响崔莹王馨钰杨钧评赵凯中国原子能科学研究院核物理研究所北京102413 广西师范大学、广西核物理与核技术重点实验室广西桂林541004

中低能重离子碰撞的内禀涨落破坏了重离子碰撞的初态输入量与末态观测量的一一对应关系,从而对利用机器学习从末态观测量反推感兴趣的初态输入物理量,如碰撞参数、状态方程等提出了新的挑战。本文从微观动力学输运模型出发,分析了末态... 详细信息

中低能重离子碰撞的内禀涨落破坏了重离子碰撞的初态输入量与末态观测量的一一对应关系,从而对利用机器学习从末态观测量反推感兴趣的初态输入物理量,如碰撞参数、状态方程等提出了新的挑战。本文从微观动力学输运模型出发,分析了末态观测量相对于初态输入量产生分布的原因。理论计算表明末态观测量对于初态输入量的涨落近似满足高斯形式。通过结合贝叶斯定理和无监督的机器学习算法,可以模型无关地分类碰撞的事件以及重构碰撞参数的分布。进一步利用两种神经网络对质子、中子在同位旋非对称介质中有效质量的劈裂进行了分析,指出末态实验数据的扁平化处理能提高卷积神经网络和简单神经网络分辨质子、中子有效质量劈裂的精度。

关键词：重离子碰撞输运理论模型涨落机制碰撞参数有效质量劈裂机器学习算法

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探究重离子碰撞中密度和动量依赖的单核子势的影响

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原子核物理评论 2022年第4期39卷 446-453页

作者：舒建波左维中国科学院近代物理研究所兰州730000 中国科学院大学核科学与技术学院北京100049

从Skyrme有效核子-核子相互作用出发,得到了单核子平均场、介质中的核子-核子散射截面以及核子的初始化密度分布,自洽地用于Boltzmann-Uehling-Uhlenbeck(BUU)输运模型中。使用对应不同软硬程度对称能、相反中子-质子有效质量劈裂的六组... 详细信息

从Skyrme有效核子-核子相互作用出发,得到了单核子平均场、介质中的核子-核子散射截面以及核子的初始化密度分布,自洽地用于Boltzmann-Uehling-Uhlenbeck(BUU)输运模型中。使用对应不同软硬程度对称能、相反中子-质子有效质量劈裂的六组Skyrme参数(SkI2,Gs,KDE0v1,NRAPR,BSk9和SV-mas08),利用BUU输运模型对^(124)Sn+^(124)Sn和^(112)Sn+^(112)Sn进行了碰撞模拟。结果表明,由中子-质子有效质量劈裂效应引起的自由双中质比差异在较高的核子动能下明显。此外,与NSCL实验数据的比较表明,在用到的六种相互作用之中,KDE0v1相互作用所对应的双中质比结果似乎与实验更为符合。

关键词：重离子碰撞 Skyrme相互作用对称能有效质量劈裂

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中低能重离子碰撞中的碰撞参数混杂效应及同位旋物理的研究

中低能重离子碰撞中的碰撞参数混杂效应及同位旋物理的研究

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作者：李理深圳大学

学位级别：硕士

中低能重离子碰撞通常为束流能量介于每核子几十到几百MeV的重离子反应。重离子在这一能量区间中发生碰撞,通常会产生5个以上的中等质量碎块,称之为多重碎裂。且随着束流能量的增大,碎块数量(多重数)、角分布和动能也会增大。通过对碰... 详细信息

中低能重离子碰撞通常为束流能量介于每核子几十到几百MeV的重离子反应。重离子在这一能量区间中发生碰撞,通常会产生5个以上的中等质量碎块,称之为多重碎裂。且随着束流能量的增大,碎块数量(多重数)、角分布和动能也会增大。通过对碰撞产物的分析,从观测量中得到的多重碎裂信息,可以研究如碰撞参数等信息。本文首先简单介绍了初版量子分子动力学模型(QMD),和在Hamilton量中引入了Skyrme能量密度泛函的改进型量子分子动力学模型(ImQMD-Sky)。并对ImQMD中的两种不同Pauli阻塞进行了简单讨论。基于此输运模型,我们研究了中低能重离子碰撞参数的混杂效应及其对同位旋敏感观测量的影响。碰撞参数作为重离子碰撞中的一个最基本的初始几何量,它对碰撞产物的电荷分布、轻碎块横动能、集体流、产物的快度分布、同位旋扩散都有重要影响。然而,碰撞参数却不是一个能被实验直接测量的量。因此,基于ImQMD-Sky模型框架,论文首先研究了最常见的估算碰撞参数的方法,即碎块多重数估算方法。这种方法在相对论重离子碰撞(RHIC)中能较好估算出碰撞参数。碰撞参数的估算值与真实值的最大相对偏差约为真实值的7%(800MeV/u)1%(400Me V/u),碰撞参数估算的方差在1fm左右。但对于中低能区重离子碰撞,早期的研究显示碰撞参数估算的方差有0.4b的大小。本文从输运理论上研究了中低能区碰撞参数估算存在较大偏差的物理原因。以Sn+Sn为例,发现在束流能量为50MeV/u时估算碰撞参数与真实的碰撞参数在中心碰撞区域相差较大,最大处两值的相对偏差可达真实值的约70%,这是因为碰撞参数和多重数的单调关系不明显。而通过只有核子-核子散射的Cascade模式和只有核内平均场的Vlasov模式的计算,发现差别的主因就是核内平均场作用。文章进一步分析了系统Sn+Sn,E=35,50,70,120 MeV/u的碰撞参数估算值和真实值比较及其使用程度。发现随着能量从低到高,两值间的相对差距从76%逐渐减小到33%。这是更高能量碰撞中核子-核子碰撞频率更高的原因。基于上述研究,我们进一步以束流能量为50MeV/u和120MeV/u为例,考察了以多重数定义的中心碰撞(即/0.2)与理论计算上常用固定碰撞参数b=2fm定义的中心碰撞事件在与同位旋无关观测量——碎块电荷分布和碎块动能分布的差距。发现在50MeV/u情况下与b=2fm的结果有较小的差距。而120Me V/u情况下,差距则极小,甚至可以忽略不计。另一方面,还分析了同位旋敏感的观测量。研究比较了丰中子系统Sn+Sn和Sn+Sn在这两种中心碰撞情况下的同位旋依赖观测量CI-R(n/p)和CI-DR(n/p)的差别。发现差距也很小,两种中心碰撞给出的观测量值在偏差最大处,相对偏差仅相当于固定碰撞参数b=2fm的10%以内。还比较分析了两套Skyrme参数,SkM*和SLy4计算的观测量比如出射核子中子质子产额之比等等。讨论了核子有效质量劈裂效应对观测量的影响。预言了更丰中子系统Sn+Sn,有利于更清晰地研究核子有效质量劈裂效应。

关键词：中低能重离子碰撞碰撞参数混杂同位旋敏感观测量有效质量劈裂

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