中能重离子碰撞中粒子动量关联函数与挤出发射时的集体流及核修正因子的核子数标度率研究

论文摘要

重离子碰撞的研究目的在于揭示在极端条件下核物质所表现出来的性质。在中高能重离子反应中,核物理前沿研究主要包括核反应机制、高热高密核物质性质和核状态方程。其中,中能重离子核反应机制主要是研究核反应的动力学以及统计过程。核反应的动力学包括核的集体运动,而核反应的统计过程主要侧重于平衡态或局部平衡下的热运动。因此,各向异性流的研究已成为中高能重离子碰撞中的热点。此外,两粒子之间的动量关联函数包含着有关碰撞的早期动力学信息,除了质子以外的轻碎片之间的关联函数则携带了更多关于中能重离子碰撞中轻碎片产生机制和反应动力学的信息。本论文利用同位旋相关的量子分子动力学模型（IQMD）研究了中能重离子碰撞的动力学过程。主要工作有三部分:首先,第一部分工作是研究了中能重离子碰撞过程中轻碎片的各向异性流以及核修正因子的核子数标度律。我们利用同位旋相关的量子分子动力学（IQMD）模型模拟并分析了在0.4A GeV能量下的Au+Au碰撞过程,计算了不同的碰撞参数以及两组不同的介质内核子-核子碰撞截面因子条件下的直接流（1）和椭圆流（2）以及核修正因子(R（8）的轻碎片组分核子数目的标度率（Number of constituent nucleon scaling）。此工作特别地就轻碎片的组合机制方面系统地研究了不同轻碎片的各向异性流和核修正因子(R（8）。结果表明:在该能量域中,轻碎片的发射可以通过挤出现象很好地描述;同时可以发现轻碎片的直接流1,椭圆流2和核修正因子R(（8）都具有很好的核子数标度律。这些结果也说明了在中能重离子碰撞的挤出区域中轻碎片组合机制是上述物理现象产生的原因。在工作的第一部分,我们给出了常用的研究集体流的物理量的计算方法。接着,本论文的第二部分工作是研究了不同快度区域的质子-质子动量关联函数以及介质内核子-核子碰撞截面对其影响。在同位旋相关的量子分子动力学模型的框架下,我们采用Lednicky-Lyuboshitz关联函数分析方法,系统地研究了在0.4A–1.5A GeV区间不同能量和不同碰撞参数下的Au+Au碰撞在不同快度区域的质子-质子动量关联函数。本工作特别是对关联函数与介质内核子-核子碰撞截面依赖性进行了研究,同时探讨了动量关联函数对碰撞参数和能量的依赖性。本工作同时还利用高斯源拟合的方法对动量关联函数进行拟合,提取出发射源的尺寸。结果表明:在较小的碰撞参数条件下以及全快度和弹或靶快度区域内,介质内核子-核子碰撞截面对质子-质子动量关联函数有明显的影响,但在中快度区域,其对质子-质子动量关联函数几乎没有影响,这也说明弹或靶快度与中快度区域质子的发射机制不相同。最后讨论了中能重离子碰撞中发射的轻粒子的动量关联函数以及不同轻粒子关联与发射顺序关系。我们在同位旋相关的量子分子动力学模型的框架内,采用Lednicky-Lyuboshitz的关联函数解析方法计算了Au+Au碰撞在不同碰撞参数和入射能量条件下产生的轻粒子（例如中子、质子、氘核、氚核）的动量关联函数。本工作首先计算了在0.4A GeV到1.5A GeV的能量范围内质子-质子动量关联函数并与FOPI/EOS实验结果进行比较。结果表明:IQMD模型能够在0.4A GeV到1.5A GeV的大能量范围内再现FOPI实验组的质子-质子动量关联函数的实验数据。然后,我们重点研究了不同轻粒子对的总动量、碰撞参数和介质内核子-核子碰撞截面对粒子对关联函数的影响。结果表明:氘核和氚核末态相互作用导致其关联函数都是反关联的,并且敏感于较高的粒子对总动量,但对较低的粒子对总动量不敏感。此外,通过拟合动量关联函数,我们提取了发射源半径并且也探讨了与碰撞参数和介质内核子-核子碰撞截面的相关性。结果表明:介质内核子-核子碰撞截面因子（η）或碰撞参数（b）越小,动量关联函数对于粒子对总动量依赖性越强。最后还探讨了不相同粒子（例如p-d,p-t和d-t）之间的动量关联函数,并利用粒子对速度差的条件对粒子发射顺序进行了研究。结果表明,较重的粒子（氘核或氚核）在小的相对动量区域的平均发射时间要早于质子。

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第1章绪论

1.1 原子核物理

1.2 重离子核反应

1.3 核介质效应的研究背景及现状

1.4 核子数标度率（Number of constituent nucleon scaling）研究背景及现状

1.5 强度干涉法（HBT方法）研究背景及现状

第2章 IQMD模型和HBT分析方法

2.1 IQMD模型的介绍

2.1.1 IQMD模型中的Hamiltonian（相互作用哈密顿量）

2.1.2 IQMD模型中的两体碰撞项

2.1.3 IQMD模型中的泡利阻塞效应

2.1.4 IQMD模型中的初始化

2.1.5 IQMD模型中的程序框架和参数

2.2 HBT分析方法（Lednicky-Lyuboshitz分析方法）

2.2.1 无末态相互作用的粒子关联

2.2.2 末态相互作用的粒子关联

第3章基于IQMD模型的中能重离子反应观测量的计算

3.1 中能重离子碰撞核子数标度律

3.1.1 快度

3.1.2 直接流和椭圆流的定义

3.1.3 核修正因子的定义

3.1.4 挤出区域轻核的各向异性流和核修正因子的核子数标度律

3.1.5 本节小结

3.2 中能重离子反应中质子-质子关联函数

3.2.1 介质内核子-核子碰撞截面（NNCS）对质子-质子动量关联函数的影响

3.2.2 爆炸波模型（BW）拟合质子的横动量谱

3.2.3 本节小结

3.3 中能重离子反应中轻粒子之间动量关联函数

3.3.1 质子-质子动量关联函数与FOPI实验数据比较

3.3.2 轻粒子动量关联函数

3.3.3 不同类型轻粒子动量关联函数

3.3.4 本节小结

第4章总结与展望

4.1 总结

4.2 展望

参考文献

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致谢

文章来源

类型: 博士论文

作者: 王婷婷

导师: 马余刚

关键词: 动量关联函数,核子数标度律,流参数,轻粒子,模型

来源: 中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 物理学,核科学技术

单位: 中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)

分类号: O571.6

DOI: 10.27585/d.cnki.gkshs.2019.000004

总页数: 80

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