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迄今合成超重核的研究已取得了很大的成就。实验上,GSI利用重离子冷熔合反应合成超重元素取得了巨大成功,Dubuna也利用热熔合反应对更重的元素合成作了探讨。理论上已经建立了很多描述重离子熔合反应的模型,如:双核模型、宏观动力学模型、涨落—耗散模型、共有核子模型等等。本文主要在推广的双核模型框架内对重离子熔合反应理论作了进一步的推广和研究。
用双核模型研究超重核的合成机制,最主要的部分是由双核系统演化到复合核的熔合机制研究。双核模型认为超重复合核的形成是由弹核的核子全部转移到靶核所致。核子分中子和质子,在以前的研究中,描述熔合过程的主方程是一维的,以类弹核的质量数A1为变量,与此对应的驱动势也是一维的。对确定的A1,其同位旋的确定是由较低的势能面确定的,这样确定的同位旋与反应系统的同位旋很接近。但是我们的研究发现,对入射道同位旋与复合系统同位旋相差较大的情况,入射道在双核系统势能面比较高的位置,有时甚至在最高位置,这时核子转移的同位旋路径比较复杂,以致一维主方程的描述给出错误的结果。为此,建立了以类弹碎片中子数N1和质子数Z1为变量的二维主方程,并建立了二维主方程的分步差分的解法,完成了解二维主方程的程序编写。并对一些典型的弹核、靶核同位旋与复合系统同位旋相差较大的系统进行了研究。对这些反应道的研究表明,无论1D主方程对这些反应道的蒸发剩余截面的研究给出了过高、或过低的估计,2D主方程都能给出与实验值一致地结果。二维主方程适用于所有的弹靶组合入射道。对确定的超重核目标,可以较准确的对各种弹靶组合的合成几率给出预言,特别是研究合成超重核的同位素依赖性,因而极大增加了预言合成预期超重岛区域超重核的弹靶组合的选择性。本工作还检验了一维主方程的适用条件:入射点必须在比较接近二维驱动势谷底时才适用,这时一维主方程预言的蒸发剩余截面的结果与二维主方程的结果很接近。
本工作还为通过新的反应机制合成超重核提供必要的条件和信息。二维主方程提供了研究各种指定的准裂变碎片(确定的中子和质子数)产物的产生几率的可能性。如果此碎片比入射靶核重,又在超重核区域,这就为研究非全熔合反应产生超重核,即通过多核子转移深部非弹反应机制合成超重核提供了可能性。由于合成超重核的难度不断加大,新的反应机制将能为实验上合成超重核提供更多的合成方法和途径,应该是令人鼓舞的。