丰中子重核结构及产生机制 王 宁 广西师范大学 第十六届全国核结构大会 2016年7月6日-10日, 兰州
提纲 引言 核结构模型特别是核质量模型现状 对称能系数对丰中子核结构的影响 丰中子新核素合成的可能途径 总结与展望
~ 3000 measured masses ~ 4000 unknown masses 怎样准确地描述丰中子重核结构性质譬如核质量？ Fission fragments of Cf 怎样准确地描述丰中子重核结构性质譬如核质量？ 怎样才能有效地产生丰中子新核素 (Z=60~80)?
原子核质量模型现状 Garvey-Kelson n-p residual ab initio Shell model … ~200keV Global Local Systematics Garvey-Kelson n-p residual ab initio Shell model … ~200keV Microscopic Macro-Micro Duflo-Zuker … ~300-600keV AME CLEAN RBF … ~200keV
局域质量模型 Garvey-Kelson n-p residual interaction Isobaric Multiplet Mass Equation …… 中科院近代物理所 PRL 109 (2012) 102501 PLB 735 (2014) 327 … Garvey, Gerace, Jaffe, Talmi, Kelson, Rev. Mod. Phys. 41 (1969) S1 Barea, Frank, Hirsch, Isacker, et al, Phys. Rev. C 77 (2008) 041304(R) N Z Y. M. Zhao, et al., Phys. Rev. C82-054317; Phys. Rev. C84-034311; Phys. Rev. C85-054303; …
径向基函数 (RBF) 修正 图像修复技术 Revised masses Morales, Isacker, Velazquez, Barea, et al., Phys. Rev. C 81 (2010) 024304 Revised masses ZM Niu, et al, PRC88 (2013) 024325 Wang & Liu, PRC84 (2011) 051303(R)
微观结构模型(global) # 协变密度泛函理论 # 非相对论的能量密度泛函 1. Skyrme: HFB1…HFB32; 曹李刚、郭璐、裴俊琛、白春林、周先荣…… 2. Gogny: Goriely…PRL102 (2009) 242501 3. Fayans: Fayans...NPA676 (2000) 49 (m*=m) … 孟杰、周善贵、龙文辉……
宏观-微观模型 FRDM: Moller…1995, 2012, [M, β, Bf,…] 樊铁拴… Strutinsky type: (shell corrections) FRDM: Moller…1995, 2012, [M, β, Bf,…] 樊铁拴… Extended Thomas-Fermi+SI (ETFSI): [M, EOS, β, Bf,…] Lublin-Strasbourg Drop (LSD) model: [M, β, Bf,…] Weizsäcker-Skyrme (WS) model: [M, β, Rch,…] … … 可以描述裂变，参数较多 质量描述好，描述裂变困难 Others : Esh from valence-nucleons: Kirson, NPA798 (2008) 29 Dieperink & Isacker, EPJA 42 (2009) 269 Wigner-Kirkwood method: Centelles, Schuck, Vinas, Anna. Phys. 322 (2007) 363; Bhagwat, et al.,PRC81_044321 KUTY model: Koura, Uno, Tachibana, Yamada, NPA674(2000)47 应用：熔合势能面 (李君清、沈彩万…)，alpha衰变 (任中洲、张鸿飞...)，r过程 (孙保华、贺晓涛...)
121个超重核alpha衰变能rms偏差 YZ Wang, et al., Phys. Rev. C92,064301(2015) N. Wang and M. Liu, J. Phys: Conf. Seri. 420 (2013) 012057
宏观-微观模型与能量密度泛函之间的联系
对称能系数对丰中子核结构的影响 # 中子皮、镜像核电荷半径 # 原子核GDR, PDR # 中子质子费米能差 # 原子核质量、Qa 从核结构提取对称能信息 # 中子皮、镜像核电荷半径 # 原子核GDR, PDR # 中子质子费米能差 # 原子核质量、Qa # 同量异位素相似态… Centelles, et al, PRL102, 122502 (2009); N. Wang, et al, Phys. Rev. C88-011301(R); L. G. Cao, et al, Phys. Rev. C 92, 034308 (2015) Z. Zhang, LW Chen, PRC 92, 031301 (R) (2015) N. Wang, et al, Phys. Rev. C 87, 034327(2013) H. Jiang, et al., Phys. Rev.C 91, 054302 (2015); N. Wang, et al.,Phys. Rev. C 91, 044308 (2015); M. Liu, et al., Phys. Rev. C 82, 064306 (2010); J. M. Dong, W. Zuo, J. Gu, PRC 87, 014303 (2013); J. L. Tian, et al., Phys. Rev. C 90, 024313 (2014); P. Danielewicz, J. Lee, Nucl. Phys. A 922, 1 (2014)
模型预言值出现分歧的原因？ R Wang & LW Chen, Phys. Rev. C 92, 031303(R) (2015)
4阶对称能系数的提取
4阶对称能的渐进行为 Skyrme HFB与WS4的结果相反！ LW Chen, et al., Phys.Rev.C80,014322(2009)
Xe+Pb: C. Li, et al., Phys. Rev. C 93, 014618 (2016) 丰中子新核素合成的可能途径 Fusion reactions Fission of actinides Fragmentation of nuclei Transfer reactions … 摘自李祝霞 研究员的报告 U+U: K. Zhao, Z.X. Li, et al. PRC92, 024613 (2015) Xe+Pb: C. Li, et al., Phys. Rev. C 93, 014618 (2016) 刘忠、唐晓东等正在准备实验研究多核子转移反应
ImQMD模拟多重碎裂过程 t=2000fm/c t=3000fm/c Milazzo, Botvina, et al PRC66 (2002) 021601(R) t=2000fm/c t=3000fm/c
同位素分布 模拟事件数： 2万个 b=1fm E=35AMeV E=35AMeV Data: Tabacaru et al, EPJA18 (2003) 103 E=35AMeV E=35AMeV 模拟事件数： 2万个 b=1fm
25AMeV 86Kr+64Ni 的多核子转移反应 （检验模型） 姚红的报告 b > 8 fm DIT: code of Tassan-Got and Stephan exp: Souliotis, et al, PLB 543 (2002) 163
研究154Sm+160Gd的动机 154Sm+154Sm究竟能否合成超重核？ 如果不能合成，会发生什么现象？准裂变？ ImQMD和TDHF计算结果 是否一致？能否合作? 截面 (∼ 0.6 pb) 几乎不可能合成 (截面10−13 pb )
154Sm+160Gd 多核子转移反应 Vbass= 393 MeV, Q= - 410 MeV Ning Wang, Lu Guo, Phys. Lett. B 760, 236 (2016)
Sm+Gd 的核-核相互作用势 碎块角分布 For elastic and inelastic scattering
同位素分布 Combining GEMINI for calculations of the cross sections >40 are observed 同位素分布 Combining GEMINI for calculations of the cross sections
总结与展望 原子核质量研究是当前核物理研究非常热门的课题之一，有着繁华的市场和广阔的应用前景。丰中子核质量会在未来较长时间内得到大家持续关注！ 原子核对称能与极端丰中子核质量紧密相关，对称能系数的高阶项效应对中子滴线核质量的准确预言不可忽略。 重核之间的多核子转移反应以及多重碎裂是合成丰中子新核素的有效途径之一。
谢 谢 www.ImQMD.com 李祝霞 (CIAE, Beijing) 吴锡真 (CIAE, Beijing) 刘 敏 (GXNU, Guilin) 孟 杰 (Peking U, Beijing) 姜 慧 (SHMTU, Shanghai) 郭 璐 (UCAS, Beijing) 赵玉民 (SJTU, Shanghai) 欧 立 (GXNU, Guilin) 田俊龙 (AYNU, Anyang) 肖志刚 (Tsinghua U., Beijing) 周善贵 (ITP-CAS, Beijing)