中高能重离子碎裂及多重碎裂研究

利用兰州近代物理研究所重离子加速器（HIRFL CSR）及日本放射线医学综合研究所重离子加速器（HIMAC）产生的能量为每核子几百MeV的重离子束流分别照射原子核乳胶靶（核乳胶也为探测器）、Al、C等与CR-39组成的复合靶（CR-39为探测器），进行核反应总截面、射弹碎片产生分截面、射弹碎片多重数分布、射弹碎片电荷分布和角分布、射弹碎片电荷分布条件矩关联、射弹碎裂和靶核大小的关联等特性的研究。通过项目的研究不仅可以得到中高能重离子碎裂的特征，为核物质状态方程提供动力学条件，了解核物质在汽液相变下的性质，揭示中高能重离子诱发核反应的机制；而且为银河宇宙线粒子的起源及传播、宇航员在空间舱内外所接受的辐射计量评估及重离子医学诊断提供科学依据。

项目分别利用原子核乳胶和CR39塑料径迹探测器对日本放射线医学综合研究所重离子医用加速器（NIRS HIMAC）产生的中高能重离子诱发乳胶核反应射弹及靶核的碎裂特性及诱发聚乙烯、碳、铝、铜等元素靶核反应射弹碎裂总截面及射弹碎片产生分截面、射弹碎片发射角及横动量分布等特性进行了实验研究和理论分析。研究结果表明150 A MeV He、290 A MeV C、400 A MeV C、400 A MeV Ne、500 A MeV Fe诱发乳胶重靶（AgBr）核反应靶核反冲质子及靶核蒸发碎片多重数分布不存在非统计涨落，与核-核碰撞级联蒸发模型预言一致。290 A MeV C、400 A MeV C、400 A MeV Ne、624 A MeV Si、678 A MeV Si、800 A MeV Si、500 A MeV Fe、400 A MeV Kr与聚乙烯、碳、铝、铜等元素靶作用射弹碎裂总截面与射弹能量无关、随射弹质量数及靶核质量数的增加而增加，与Bradt-Peter半经验公式计算结果一致；射弹碎片产生分截面随射弹碎片电荷数的变化整体呈现出U-型分布的特征、且表现出明显的奇偶效应，利用改进的量子分子动力学模型和GEMINI模型结合讨论了奇偶效应与碰撞参数、射弹碎片的同位旋的关联，发现奇偶效应主要来源于边缘碰撞过程中产生的同位旋第三分量为0，±0.5的碎片；射弹碎片发射角分布和横动量分布可以用单一高斯分布来解释、分布的平均值及宽度随射弹碎片电荷数的增加而减小，射弹碎片来源于单一温度的发射源、且发射源的温度随射弹碎片电荷数的增加而减小，量子分子动力学模型可以很好地再现射弹碎片的产生过程。项目研究结果不仅可以揭示中高能重离子诱发核反应的反应机制，为核物质状态方程提供动力学条件，而且为优化现有的银河宇宙线粒子的起源与演化模型、宇航员在空间舱内外所接受的辐射剂量评估及重离子医学诊断和肿瘤治疗提供依据。