重离子核反应中超重核生成机制及其生成截面的研究

In recent years, the theoretical study about the synthesis of super-heavy nuclei(SHN) has been a hot and interesting topic in nuclear physics. The theoretical study in synthesizing the SHN is very important not only to the experimental research but also to the development of the nuclear theory. In this project, the di-nuclear system model with different kinds of dynamical deformations will be developed for investigating the production mechanism of super-heavy nuclei. The fusion probability, mass distributions, charge distributions and the angular distributions for the quasi-fission process in the reaction will be calculated with the improved model, and also the competition between fusion and quasi-fission will be analyzed. The dynamical evolution of the nuclear orientation and the influence of orientation in dynamical process on fusion probability will be investigated. The influence of the excitation energies on the ratio of the neutron emission width to the fission width will be studied in the de-excitation process in this project. And the excitation functions for synthesizing the super-heavy nuclei will be calculated and investigated systematically. Some investigations about the reactions for synthesizing new superheavy elements and some nuclides with proton numbers below 118 which are not produced yet will be carried out and the relative information for synthesizing SHN will be provided for the experimentalists.

近年来，有关超重核合成的理论研究是原子核物理研究中最令人关注的热点领域之一。合成超重核的理论研究不仅对于实验研究非常重要，而且对于原子核理论本身的发展也具有重要的意义。本项目计划发展包含多种动力学形变的双核模型，探索反应过程中的反应机制问题；采用发展的理论模型对熔合几率、准裂变的质量、电荷分布和角分布等进行计算，对熔合与准裂变的竞争过程进行分析；探索不同的核相对取向下的动力学演化问题，理解取向的动力学效应及对熔合的影响；对退激发过程中的激发能对中子蒸发与裂变宽度比的影响进行深入的研究。本项目计划对系列生成超重核的核反应的激发函数进行计算,对可能合成实验上感兴趣的新元素以及质子数小于118但尚未合成的新核素的反应进行研究，为实验提供理论建议和参考。

本研究小组在2015年至2018年从理论方面对重离子核反应及超重核合成的反应机制及一些相关问题进行了深入的研究。首先，考察了重离子反应过程中在不同能量、不同碰撞参数下系统的能量、角动量耗散及核子转移情况，计算了准裂变后各同位素链初级产物的生成截面，并结合退激发模型给出次级产物的生成截面。其次，基于动力学形变势能面的双核模型，系统研究了合成超重核的热熔合反应，得到的蒸发剩余截面与实验很好的符合，并预言了新的超重元素的生成截面。在结构性质方面，讨论锕系核与超镄核低激发谱，发展了多维形状约束的协变密度泛函理论并用于研究锕系核势能面和裂变位垒。采用量子分子动力学模型研究了在两核相互靠近过程中原子核动力学八极形变的演化关系。结果显示，动力学八极形变在两核靠近过程中逐渐显现，并随距离的减小而趋于显著，由于库仑相互作用，两核质子质心距离大于两核中子质心距离，库仑位垒显著降低，对系统的熔合有较明显的影响。此外，采用量子分子动力学对中低能重离子碰撞中用带电粒子多重数来估计碰撞参数的正确性进行了研究。结果显示，由于带电粒子多重数存在较大涨落而不能很好的对碰撞参数进行估算。在较高能量下，由于核子-核子碰撞作用变得更为重要，这种估计的正确性得以提高。此外，采用经验的耦合道模型，对俘获截面的激发函数进行了系统的研究。采用熔合函数及经验的耦合道模型对Zr做靶的反应进行了计算并讨论了动力学耦合效应，对与非弹性道和中子转移道的耦合所导致的垒下熔合增强均进行了讨论。此外，还发展了多维的带约束的相对论Hartree-Bogoliubov模型，并研究了110Zr原子核基态的结构性质。