大质量转移反应合成超重元素的理论研究

超重元素和新核素的合成研究，是当今核物理的前沿问题之一，而人工合成新元素的主要手段（重离子全熔合反应）遇到了越来越大的困难。这个困难一方面来自可能选用的弹核和靶核中子数的限制，使目标核都位于"超重岛"的丰质子一侧，不能达到超重岛的中心区域；另一方面，超重核产生截面随原子序数增长而指数下降的限制，使实验工作无法继续下去。由于这种全熔合机制的局限性，使我们尝试用重核强阻尼碰撞中的大质量转移反应来研究超重核的产生。本课题基于改进的量子分子动力学(ImQMD)模型结合统计蒸发模型(HIVAP)研究238U+238U、238U+248Cm和232Th+250Cf等体系的大质量转移反应来合成丰中子超重核，包括计算这种大质量转移反应合成Z≥110超重核的截面，给出合成Z≥110超重核的弹靶组合、入射能量和碰撞参数的最佳方案。尝试采用大质量转移反应合成117号新元素，为开展这方面的实验工作提供参考。

基于改进的量子分子动力学(ImQMD)模型结合统计蒸发模型(SDM)研究了238U+238U和232Th+250Cf的强阻尼反应。研究内容包括：1）进一步发展了改进的量子分子动力学(ImQMD)模型。在模型原有基础上引进基态核的壳效应和动力学壳效应，改进相互作用中的动能密度项和考虑变形效应对反应的影响。对调试出的新参数IQ3进行了检验。利用有动力学壳效应的改进的量子分子动力学模型模拟了反应体系40Ca+48Ca，48Ca+48Ca，16O+208Pb和48Ca+208Pb，理论计算很好的再现了实验测量结果。2） 计算不同入射条件下，不同弹靶组合238U+238U和232Th+250Cf形成巨复合体系的寿命，并讨论巨复合体系形成和衰变动力学过程对寿命的影响。计算了入射道动力学势、绝热势和密度冻结势并对它们进行了比较，我们发现动力学势与绝热势非常接近，相对于非常陡峭的密度冻结势来说，在弹靶接触位型阶段两者都变的比较平坦。正因为这种比较平坦的相互作用势使巨复合体系能够存活一定的时间。通过不同能量下反应体系的密度分布随时间的演化，从而得到每个反应事件形成巨复合体系的寿命，进一步给出复合体系的寿命分布和平均寿命的能量依赖关系。对变形核238U+238U体系在不同入射能量、不同碰撞参数以及不同碰撞模式（腹对腹，尖对腹，尖对尖）下强阻尼反应过程中初级超重碎块的产生几率和复合体系的寿命、形状、拉长取向等性质进行了研究。研究表明尖对腹碰撞模式有利于初级超重碎块的产生。3）研究了不同弹靶组合、不同入射能量和碰撞参数下的反应产物的性质。发现不对称反应体系和中心碰撞有利于初级超重碎块的产生。计算表明强阻尼反应232Th+250Cf是最佳的反应体系，入射能量在880MeV附近的中心碰撞有利于初级超重碎块的产生。通过对Z≥110的超重碎块的激发能分布进行分析，我们发现初级超重碎块的激发能绝大多数高于50 MeV,按照统计衰变理论计算这些超重碎块的存活几率接近于零。估算了质心系入射能量为880MeV，碰撞参数为1fm的232Th+250C强阻尼反应产生Z=110超重核的截面约为0.15pb。因此，利用现有的实验设备通过大质量转移反应合成110号超重核是极其困难的，对于利用这种方法产生Z≥117超重元素更是不可能的。

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