近库仑势垒重离子核反应机制研究荣获北京市科学技术奖
    

原子能院林承键

中国原子能科学研究院北京串列加速器国家实验室完成的“近库仑势垒重离子核反应机制研究”项目,荣获2014年北京市科学技术奖,主要完成人林承键、贾会明、刘祖华、张焕乔等。

原子核是物质的一个重要微观层次,是典型的量子多体系统,包含丰富的内禀自由度和多种基本相互作用。核反应是人类了解原子核这个微观世界及其运动规律的手段。

低能核反应机制的研究,不仅加深人们对原子核世界的认识,也与国民经济密切相关,有望为人类利用核能提供新的机制和途径。库仑势垒是低能区的一个关键节点,是经典机制和量子机制的转换点。项目研究团队基于近垒核反应研究中的多反应道耦合机制、奇特核反应新机制和超重核合成机制三大科学问题开展创新研究。

多反应道耦合机制,是近垒重离子核反应研究中一个长期的焦点问题。重离子内部的核子多,在核反应中开放的反应道多,牵涉的自由度多。在低能区,反应时间长,各个自由度之间可以充分耦合。在近垒能量,耦合强烈地改变了势垒隧穿的几率,形成多维势垒隧穿。

项目开展了深层次的机制研究:在光学势弥散参数异常方面,项目开展了十余个体系的系统研究,靶核涵盖了从中重核到重核,从近球形核到形变核再到球形核的广大区域。在考虑耦合道效应后,没有观察到弥散参数的异常。结果表明:该异常是未考虑到的反应机制在光学势上的表象,这消除了人们对核表面弥散大小的怀疑。

在中子转移对熔合反应的耦合道效应研究方面,项目开展了一系列包含和不包含正q值中子转移的邻近体系的对比性研究,指出了反应中涉及的核结构和转移机制等因素,为耦合道理论的发展提供了丰富的实验素材,深化了人们对多维量子隧穿现象的理解。

奇特核反应新机制,是本世纪新兴的一个热点问题。奇特核是指弱束缚具有奇特结构的原子核,在核反应中会产生特殊的新机制。在弱束缚核破裂效应研究方面,项目创新性地提出t+r+b=1(这里t、r、b分别表示穿透、反射和破裂几率)方法,从几率流的观念考察弱束缚核反应;首次开展了弱束缚核体系准弹势垒分布的测量,指出势垒分布是调查破裂效应及连续态强耦合效应的灵敏探针。

该方法开辟了一条研究破裂效应的有效途径,被多家国外实验室所采用。在奇特核体系光学势研究方面,项目提出从转移反应抽取出射道奇特核体系光学势的方法,利用稳定核束获得高精度实验数据,成功抽取了一些不稳定奇特核反应的光学势。这为奇特核体系光学势的研究开拓了新思路。

超重核合成机制,关系到超重元素的合成,是一项挑战元素周期表极限的研究。比92号铀重的元素都是人工合成的,目前合成的最重元素是118号,但合成的几率已达到人类所能探测的极限。因此,世界多国开展了机制方面的研究,期望在合成途径上有所突破。

项目开展了多个中重体系熔合-裂变机制的研究,深入理解了重离子反应中质量、能量和角动量等自由度的动力学演化过程,为超重核合成理论的发展提供了实验素材以及机制方面的线索。此外,项目开展了超重核合成理论的前瞻性研究,发现了熔合蒸发残余核截面的指数规律,预言了合成117号元素的最佳弹靶组合和激发函数,被作为理论支持应用于合成117元素的实验中;改进了熔合扩散模型,首次考虑了颈部和径向运动的耦合,预言了合成118-120号元素的最佳条件。这些理论工作为合成超重元素提供了现实的指导。

项目发表sci学术论文42篇,其中在核物理领域最好的学术杂志-美国的物理评论c上发表23篇。成果鉴定委员会认为:“这是近年来国内低能核物理领域不可多得的重要研究成果。总体上,项目研究达到了国际先进水平,部分研究处于领先地位。”

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    收录时间:2014年11月13日 17:45:08 来源:科技日报 作者:不详
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