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《广西师范大学》 2019年
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原子核质量和全同粒子散射中的量子效应

陈梦华  
【摘要】:原子核是由质子和中子组成的费米子多体系统,具有很强的量子效应。原子核的量子效应主要体现在两个方面:(1)在核结构方面,由于原子核中的每个核子的状态是量子化的,核子处在一系列分立的单粒子能级上,是不连续的,因此量子效应在核结构中的一个主要表现为壳效应;(2)在核反应方面,由于微观粒子具有波粒二象性,微观粒子的运动不再是经典物理中质点的运动,微观粒子的运动是用波函数来描述的,而波会产生干涉和衍射现象,因此量子效应在核反应中主要表现为干涉和衍射效应。对于核结构中的量子壳效应,相关研究发现,传统幻数会随着中子数的变化发生壳演化,并且发现不同的模型参数对于原子核的壳结构会有很大的影响。另外,对于核反应中的量子干涉效应,我们发现全同粒子纯库仑散射的量子干涉效应与弹核和靶核之间的最趋近距离有着直接关系。这将为我们提供了一种直接从实验数据、非模型依赖的提取核―核相互作用势信息的方法。因此,对原子核结构和全同粒子散射中的量子效应的研究是非常有科学意义的。本论文一方面利用Weizs(?)cker-Skyrme(WS4)核质量模型系统地研究了WS4模型参数不确定性对壳效应的影响。基于各模型参数之间相互独立的假设,我们分析了WS4模型中的15个宏观―微观参数的不确定性。研究结果表明,Woods-Saxon势阱深度系数V_0和自旋轨道势系数λ_0的不确定性相对较大,这两个参数都与WS4核质量模型的壳修正能有关。为了进一步研究模型参数不确定性对壳效应的影响,我们分别计算了每一个参数的不确定性引起的原子核质量的改变。研究结果表明,幻数附近的原子核质量敏感地依赖于壳效应相关的参数,特别是Woods-Saxon势半径系数r_0对原子核质量影响很大。我们还通过最大值近似估算法计算了WS4核质量模型理论预言的统计误差。WS4核质量模型理论计算值与实验值的偏差基本都在统计误差范围内,表明采用最大值近似估算法对WS4核质量模型理论预言的统计误差分析是简捷而有效的。这对于分析丰中子核和超重核的理论预言值的不确定性具有一定的参考价值。此外,我们还将WS4模型与WS*模型参数的不确定性及统计误差进行了对比研究,发现WS4核质量模型中各模型参数的不确定性比WS*模型中相应模型参数的不确定性降低了10%~50%。另一方面,我们还研究了全同粒子散射中的量子干涉效应与弹核和靶核之间最趋近距离的关系。基于全同粒子散射对心碰撞时的散射角度大约为90~0的假设,我们推导出了全同粒子散射在90~0两端的极小值的角度差与弹核和靶核之间最趋近距离的关系,并用这种关系提取了全同粒子反应体系的最趋近距离。研究结果表明,从量子干涉效应中提取的最趋近距离具有较高的精确度。我们还对全同粒子散射的偏转函数做了系统地研究,发现在量子干涉效应的作用下,全同粒子散射对心碰撞时的散射角度大约为90~0,从而验证了我们的假设。此外,为进一步研究量子干涉效应对全同粒子之间相互作用的影响,我们还用光学模型研究了~(16)O+~(16)O反应体系在能量为库仑势垒附近的弹性散射角分布及其相互作用势,结果表明,从全同粒子量子干涉效应中提取的库仑势垒位置与光学模型提取的相互作用势的结果基本一致。
【学位授予单位】:广西师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:O571

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