重核与超重核势能曲面及反应动力学研究

Based on the Skyrme energy density functional, the improved quantum molecular dynamics model and the new macroscopic-microscopic mass formula, we will study the potential energy surface of heavy and super-heavy nuclei, the structure and formation mechanism of super-heavy nuclei, and the fission machanism of heavy and super-heavy nuclei.In addition, the influence of nuclear symmetry energy, clustering effect and dynamics effect on the nuclear masses, the potential energy surface of super-heavy system, the fusion barrier, the quasi-fission barrier and the fission barrier will be investigated. With the help of di-nuclear system concept, we tentatively study the potential energy surface and its temperature dependence of heavy and super-heavy nuclei around the scission point in the fission process, and calculate the mass and charge distribution of fission fragments. These studies involve both the nuclear stucture information and the knowledge of nuclear reaction, and play a key role for understanding the mechanism of the synthesis of super-heavy nuclei, reliably calculating the evaporation residual cross sections of super-heavy nuclei, and exploring the mechanism and products of nuclear fission for heavy and super-heavy nuclei. The study of the potential energy surface of heavy and super-heavy nuclei and the dynamics in low energy reactions could also be very helpful for further improving the nuclear mass formula, the nuclear energy density functional and the microscopic dynamics model.

基于Skyrme能量密度泛函、量子分子动力学模型及改进的宏观-微观质量公式，研究重核与超重核势能曲面，并探索超重核结构、超重核形成机制及重核与超重核裂变机制。与此同时，探索原子核对称能、核内alpha集团效应、动力学效应等对原子核质量、超重体系的势能曲面、熔合势垒、准裂变势垒及裂变势垒的影响。结合双核模型思想尝试性地研究重核与超重核裂变断点附近的势能曲面及其温度依赖，并计算裂变碎片的质量与电荷分布。这些研究将原子核结构效应研究与原子核反应机制研究紧密结合，对于弄清超重核合成机制、准确计算超重核生成截面、分析重核与超重核裂变机制并计算裂变产物产额非常必要，而且对于进一步完善原子核质量公式、原子核能量密度泛函及微观动力学模型也有非常重要的学术意义。

拓展核素图、弄清原子核质量的极限是原子核物理以及核天体物理等领域最具挑战性的任务之一。基于Skyrme能量密度泛函、量子分子动力学模型及改进的宏观-微观质量公式，研究重核与超重核势能曲面，并探索超重核结构、超重核形成机制。与此同时，探索原子核对称能、动力学效应等对原子核质量、超重体系的势能曲面、熔合势垒的影响。结合微观动力学模型与静态核结构模型尝试性地研究超重体系反应过程中的势能曲面及其能量依赖，并计算裂变碎片或者类弹类靶的质量与电荷分布。这些研究将原子核结构效应与原子核反应机制紧密结合，一方面对于弄清超重核合成机制、熔合与深度非弹性散射之间的竞争、分析重核与超重核裂变机制等很关键，另一方面对于进一步完善原子核质量公式、原子核能量密度泛函及微观动力学模型也有非常重要的学术意义。我们通过该项目研究：(1) 提出了最新版的Weizsaecker-Skyrme（WS4）原子核质量模型，其对已知的2353个核质量的均方根偏差降低为298 keV；(2) 发现原子核表面弥散的同位旋效应以及对称能系数的高阶项会对丰中子核以及超重核的质量产生重要影响，并弄清楚了WS*模型所体现的不对称核物质性质；(3) 发现一批幻核譬如46Si, 78Ni, 132Sn, 208Pb, 252Fm, 270Hs包括超重核（N=178, Z=120）规则地排列在N=1.37Z+13.5这一直线上，超重核298_120基态的扁椭结构使得它相对于球形结构更稳定，不易裂变；(4) 进一步完善了量子分子动力学模型中的费米约束，提出了新版本的ImQMD模型，ImQMD-v2.2；(5) 发现两个不同的微观动力学模型ImQMD-v2.2与TDHF得到的154Sm+160Gd反应机制类似，两个模型同时表明154Sm+160Gd反应体系的俘获势阱基本消失从而不能形成超重核，中心碰撞呈现深度非弹性散射，同时会产生40多个未知质量的镧系丰中子核素。