Применение полуклассических моделей к анализу ядерных реакций с участием тяжелых ионов

• Автор: Деникин, Андрей Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Дубна
• Количество страниц: 138 с.

Содержание
Введение

Глава 1. Классические и полукпассические подходы к анализу

столкновений тяжелых ионов

1.1. Двухтельная классическая модель ядро-ядерного столкновения

1.2. Учет нуклонных степеней свободы, деформации и вращения ядер

1.2.1. Методы классической и квантовой молекулярной динамики

1.2.2. КОЛЛЗКТИБпЫе МОДЫ ЛДерНи1и доИЖсНИм

1.3 Диссипативные ядерные силы

1.3.1 Модель поверхностного ядерного трения

1.3.2 Модель «однотельного» трения («one-body dissipation»)
1.4. Флуктуации. Случайные силы. Уравнения Ланжевена
1.5. Потенциальная энергия межъядерного взаимодействия
1.6. Нелинейная динамика, неустойчивость и хаос в ядерных системах
Глава 2. Околобарьерное рассеяние и слияние деформированных ядер:
хаос, флуктуации и ядерные квазимолекулы
2.1. Полуклассическая модель столкновения деформированных ядер
2.2. Локальная неустойчивость и хаотическое рассеяние
2.3. Динамика столкновения. Квазимолекулярные состояния
2.4. Флуктуации функции угла отклонения и переданного момента при хаотическом рассеянии
2.5. Статистические закономерности в сечениях ядерных реакций
2.6. Дифференциальные сечения упругого и неупругого рассеяния
2.7. Слияние деформируемых и вращающихся ядер
Глава 3. Механизмы образования предравновесных легких частиц в ядроядерных столкновениях

3.1. Четырехтельная полуклассическая модель ядро-ядерного столкновения
3.2. Вклад испарительных процессов в сечение образования легких частиц при столкновениях тяжелых ионов
3.3. Основные механизмы образования быстрых предравновесных
легких частиц
3.4. Анализ экспериментальных данных
3.5. Динамика образования легких частиц и роль диссипативных сил
Глава 4. Анализ связанных состояний малонуклонных систем
4.1. Квантовое описание малочастичных систем. Корреляционная плотность распределения нуклонов в ядре ^Не.
4.2. Полуклассическая модель малочастичных систем.
4.3. Долгоживущие состояния классической трехчастичной системы.
4.4. Эффективная потенциальная энергия малочастичной системы и функция плотности начальных состояний
Заключение
Литература

Введение
Физика тяжелых ионов на протяжении всей своей истории остается динамично развивающейся наукой [1-11,12,13]. Накопленный обширный экспериментальный материал, развитие теоретических моделей и подходов, совершенствование методики эксперимента позволяют использовать пучки тяжелых ионов в широком диапазоне их масс и энергий для решения фундаментальных и прикладных задач, что, в частности, дало начало целому ряду новых дисциплин, возникших на стыке с другими науками, такими как биология, химия, медицина, физика твердого тела.
С точки зрения решения фундаментальных проблем исследование столкновений тяжелых ионов с атомами и атомными ядрами позволяет напрямую изучать свойства этих объектов, в том числе, путем получения и исследования экзотических состояний ядерных систем. Так в лабораторных условиях научились получать долгоживущие быстро вращающиеся ядра, изотопы элементов с аномальным отношением числа протонов к числу нейтронов (например, 5Я, 10Яе, и др.), изучать процессы, протекающие в сильно нагретых и сверхплотных состояниях, исследовать нелинейные процессы квантовых систем. Целенаправленный поиск и изучение свойств сверхтяжелых ядер привел в последние годы к возможности синтезирования новых химических элементов вблизи предсказанного теоретически «острова ядерной стабильности» в области 2 = 108ч-120 [14]. Использование высокоэнергетических встречных пучков ионов золота позволило получить дополнительные доказательства в пользу существования кварк-глюонной плазмы - нового состояния ядерной материи [15].
Несмотря на столь широкие перспективы и тридцатилетнюю историю, физика тяжелых ионов находится лишь в начале своего развития. За эти годы был накоплен необычайно богатый и интересный экспериментальный материал (см., например, [3,4,7-12]). Однако, полновесный анализ этих данных и извлечение из них максимального количества полезной информации довольно затруднительны. Причины этого заключаются, с одной стороны, в характере этих данных (зачастую инклюзивных и неполных), а с другой, в отсутствии адекватных теоретических моделей, спо-

энергия взаимодействия между плоскими и параллельными слоями той же материи, (2) геометрический фактор, связан с кривизной поверхностей тел. В предположении, что массы рассматриваемых ядер велики, а ширина поверхностного слоя значительно меньше радиуса ядра, авторы работы [83] показали, что потенциал взаимодействия между сферическими ядрами выражается в виде (потенциал «proximity»)
Г(г)=4ятгМ12Ф(5), (1.26)

где а « 0.95 МэВ фм' - коэффициент поверхностного натяжения ядерного вещества, b «1 фм - ширина поверхностного слоя, R[2 - RX + - локальная кривиз-
на ядерных поверхностей, a s = (г - R^-R2)/b. Функция Ф(я) универсальна для всех ядер, а ее вид зависит от выбора модели, выбранной для описания свойств ядерной материи. В частности, вычисленная в рамках модели Томаса-Ферми функция Ф(5') табулирована в [83]. Для практических же целей удобно использовать ее аналитическое приближение
Ф(У) =
-1.7817 + 0.927s + 0.143s2 - 0.095s3, s <
-1.7817 + 0.927л + 0.0169б52-00514853, 0<5 <1.9475. (1-27) -4.41ехр(-5/0.7176), 5 >1.9
В случае ненулевой деформации ядер формула (1.26) останется неизменной, но радиусы половинной плотности Rl 2 ядер, входящие в выражение для параметра 5, должны быть представлены в виде разложения (1.10). Необходимо учесть также изменение локальной кривизны Я]2((Х,в[>а2>&2)' которая в общем случае будет сложной функцией деформаций сгг и углов 6*г-. Аналогично можно учесть деформацию ядерных поверхностей и при вычислении потенциала Вудса-Саксона (1.23) или потенциала свертки (1.25).
Перечисленные выше формы потенциалов ядро-ядерного взаимодействия широко применяются при анализе динамики столкновения тяжелых ионов в рамках классических моделей. Построенные на основе различных подходов, они дают достаточно правильный значения величины и положения кулоновского барьера, асимптотического поведения потенциала и удовлетворительное описание экспериментальных данных различного рода. Однако, являясь феноменологическими, они могут