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中国科学院上海应用物理研究所 博士学位论文 A～30丰质子核性质研究 姓名：钟晨 申请学位级别：博士 专业：粒子物理与原子核物理 指导教师：沈文庆 20040622 摘要 加速器和探测器技术的迅猛发展使得加速远离口稳定线的放射性束流 ( R a d i o a c t i v eI o nB e a m ) 成为可能，通过对高同位旋核的反应机制和结构 特性的研究发现了一系列新现象，如奇异核的晕( 皮) 结构、新的幻数， 新的形变区，高自旋的超形变和巨超形变核、软模式巨共振现象等自 从1 1L i 、1 1 B e 等中子晕核发现以来，利用放射性次级束来研究远离稳定线核 的结构就成为当前核物理研究中的重要前沿之一核反应总截面是描述原予 核反应基本特征的一个很重要的物理量，从中可以得到有关核反应、核结构 和核内核子分布的信息，同时它也是现有奇异核束流条件下易于测量的物理 量之一我们在本论文中以中能区放射性核束反应总截面的实验测量为线 索，系统地阐述了利用次级束来研究晕或皮结构的最新进展，并对其中的一 些重要问题进行了比较深入的实验和理论研究 我们在H I R F L + R I B L L 上测量了中能区的丰质子核2 3 A 1 、2 7 P 及其临近核 轰击1 2 C 靶反应的a R 。

结果显示2 3 A l t a r 实验值比邻近核有明显的反常增 加，结合2 3 A 1 非常小的质子分离能( S p = 0 ．1 2 5 M e V ) ，第一次从实验上提 出2 3 A l 核可能存在质子晕结构同时，我们的实验结果还显示2 7 P 可能具有质 子晕结构，而1 7 F 可能是质子皮核 + 我们发展一个新的实验方法( 透射一输运法) ，能同时进行核反应总截面 姐、单( 双) 核子剥离截面a n 、口2 和碎裂反应产物动量分布的实验测量 第i i i 页 J V 捅璺 基于透射一输运法，我仃] 2 0 0 2 年在兰州近代物理研究所的H I R F L ．R I B L L 上， 测量了3 1 , 3 2 C 1 及其附近核3 0 , 3 1 S 和2 9 P 能J c r R 及其相应的碎裂反应产物动量分 布通过综合分析这些核的仃丑和碎裂反应产物动量分布宽度的变化趋 势，可以研究在3 1 C 2 或其临近核中是否存在质子晕或皮结构，并探讨仃R 和动量分布作为晕或皮结构判据的有效性和一致性，实验数据正在分析 之中2 0 0 4 年4 月份在日本R I K E N 实验室的次级束流装置R I P S 上，采用透 射一输运法，同时测量2 3 A l 的矿R 、盯。

值和及其核芯2 2 M g 的动量分布宽度，实 验数据也在分析之中 我们对统计擦碎模型( S A A ) 的计算方法进行修正和优化，并引入参数 化的介质中核子一核子碰撞截面和核物质密度分布弥散度，使其可以比较成 功地同时描述从中能到高能下碎裂反应产生同位素分布的实验截面，并能计 算和拟合远离峰位( 丰质子侧及丰中子侧) 、很低截面的同位素分布对同 位素分布的计算能力从3 个量级推高到1 0 个量级，甚至更高，这对于研究 远离稳定线核素的产生是非常重要的我们还讨论碎裂反应的实验及其碎裂 反应中的一些新的现象如I S O S C A L I N G ，并用S A A 模型对碎裂反应产生的 同位素分布做了细致地计算 我们引入B U U 模型引入到核反应总截面盯R 的计算中，系统计算了相对 论能区归一的中能区盯月的能量与同位旋依赖关系通过G l a u b e r 和B U U 模型 的分析，也说明差异因子d 分析方法对核的晕或皮结构特别敏感我们进一 步发J 畏- K B U U 模型来同时研究核反应截面盯兄和各种碎裂反应截面O “ 1 O ' 2 n ) ， 其中R M F 模型计算得到的密度分布被引入来代替通常使用的方型密度分 布，这样没有任何可调参数的B U U 模型可以很好地同时拟合多种反应系统 第i v 页 的盯R 、O “ 1 。

盯2 ) 实验值这里盯1 盯2 ) 通过晕核和核芯核的盯R 的差来计算 我们用B U U 模型研究了轻核引起核反应的反应总截面，很好地拟合了实验 数据，并提取了相互作用半径与参数化S h e n 公式进行了对比，二者是一致 的，并探讨了B U U 中系统大小、试验粒子数与反应总截面的关系 第v 页 博士掌位论文v i i A b s t r a c t S i n c et h ed i s c o v e r yo fn e u t r o nh a l on u c l e is u c ha s1 1 L i ，1 1 B ee t c ．，s t u d y o nt h es t r u c t u r eo fn u c l e if a rf r o mt h ep —s t a b i l i t yl i n eb e c o m e so n eo ft h e c e n t r a li s s u e so fn u c l e a rp h y s i c s ．T o t a lr e a c t i o nc r o s ss e c t i o nO “ R i so n eo f t h em o s ti m p o r t a n tq u a n t i t i e sc h a r a c t e r i z i n gt h ep r o p e r t i e so fn u c l e a rr e - a c t i o n ．c r Rg i v e st h ep r o b a b i l i t yt h a tap r o j e c t i l ew i l lu f i d e r g oa n o n e l a s t i c p r o c e s sw h e np a s s i n gt h r o u g h an u c l e a rm e d i u m ．I ．t ’Sv e r yu s e f u lf o re x t r a c t — i n gf u n d a m e n t a li n f o r m a t i o na b o u tt h en u c l e a r s i z ea n dt h en u c l e o nd e n s i t y d i s t r i b u t i o ni nn u c l e u s ．F o c u s e do nt h es t u d yo fs t r u c t u r ef o re x o t i cn u c l e i t h r o u g hO “ Rm e a s u r e m e n t ，i nt h i s t h e s i sw eh a v ed i s c u s s e ds y s t e m a t i c a l l y t h ec u r r e n td e v e l o p m e n ti nr a d i o a c t i v en u c l e a rb e a mp h y s i c s ，e s p e c i a l l yt h e r e c e n te x p e r i m e n t a la n dt h e o r e t i c a lp r o g r e s s e s ．D e t a i l e de x p e r i m e n t a la n d t h e o r e t i c a li n v e s t i g a t i o na r ep e r f o r m e do ns o m ei m p o r t a n tq u e s t i o n si nt h e s e f i e l d s T 0 t 柚r e a c t i o nc r o s ss e c t i o n sc r Ro fN = 1 0i s o t o n e s ( 1 9 F ～2 3 A 1 ) a n dZ = 1 3 i s o t o p e s ( 2 3 “2 8 A 1 ) w e r e m e a s u r e da ti n t e r m e d i a t ee n e r g i e s ．B yu s i n ga t r a n s ‘ p o r tm e t h o d ，t h ee x p e r i m e n t W a sp e r f o r m e da tH e a v yI o nR e s e a r c hF a c i l i t y o ft h eI n s t i t u t eo fM o d e r nP h y s i c sa tL a n z h o u ．A n r e m a r k a b l ee n h a n c e m e n t o f 盯Rf o r2 3 A lw a s o b s e r v e da sc o m p a r e dw i t hi t sn e i g h b o r i n gn u c l e i ．T h i s r e ． 第v i i 页 v i i i 英文摘要 s u l t ，t o g e t h e rw i t ht h ev e r ys m a l lp r o t o ns e p a r a t i o ne n e r g y ( S p = 0 ．1 2 5 M e V ) s t r o n g l ys u g g e s t st h ee x i s t e n c eo fp r o t o nh a l oi n2 3 A 1 ．T h ed i f f e r e n tf a c t o r ( a n o t h e rq u a n t i t yf o rt h es i g n a t u r eo fh a l op h e n o m e n a ) w a sd e d u c e df r o m t h ee x p e r i m e n t a la n dc a l c u l a t e dd a t aa ti n t e r m e d i a t ee n e r g y ．T h ed i f f e r e n c e f a c t o ro f2 3 A 1s h o w sa na b n o r m a li n c r e a s e ．w h i c ha l s o s u p p o r t st h e e x i s — t e n c eo fap r o t o nh a l oi n2 3 A 1E v i d e n c ef o rap r o t o nh a l oi n2 7 Pa n da p r o t o ns k i ni n1 7 Fa r ea l s os e e ni no u re x p e r i m e n t a lr e s u l t s ．W ed e v e l o p e da n e w t r a n s m i s s i o n —t y p em e t h o d ，w h i c h c a nb eu s e dt om e a s u r e0 ．R ，o n e ( t w o ) n u c l e o n sr e m o v a lc r o s ss e c t i o n 口na n d 0 “ 2 na n dl o n g i t u d i n a lm o m e n t u m d i s t r i — b u t i o no ff r a g m e n t 蜀} s i m u l。