高能重离子反应

研究强子结构与强相互作用性质和发展QCD可靠计算方法的重要场所

高能重离子反应是我们研究强子结构与强相互作用性质和发展QCD可靠计算方法的重要场所，自旋与核效应则是进行这类研究的重要手段。高能反应通常被分为两个大类：基本粒子对撞与重离子碰撞。

概念

20世纪50年代，首先从宇宙线的乳胶照片中得到了典型的高能核-核碰撞事例，从而开始用宇宙线研究高能核－核碰撞。早期的工作主要是研究碰撞的截面及碰撞碎片的质量和动量分布。70年代初，美国劳伦斯伯克利实验室的 Bevatron(以及后来改进的Bevalac)及苏联杜布纳联合核子研究所的同步稳相加速器(JINR)等若干高能重离子加速器建成，产生了人工加速的高能重离子束，提供了在实验室研究高能重离子反应的可能性。

高能重离子反应π介子产生

在中高能重离子碰撞中，热核系统中的π介子和奇异粒子产生是获取热核物质状态方程的重要途径之一。在相对论BUU理论基础上计算了能区1GeV/n不同核系统C+C，Ne+NaF，Ar+KCl的π介子产生并与实验值进行了比较，分析了π介子产生对平均场和有效截面的灵敏性。发现π介子产生对核子有效质量较灵敏，而对压缩系数不太灵敏。π介子能谱的计算值和实验测量值一般符合尚好，但低能区和高能区尚有偏离。这和已有的非相对论BUU和QMD计算结果相一致。造成偏离的原因可能与π介子再吸收过程考虑不全有关。进一步的研究正在进行中。

中高能重离子弹核碎裂反应研究

研究概况

对中高能重离子碰撞中的核多重碎裂现象无论在实验上还是在理论上都进行了广泛的研究。重离子与不同靶作用的碎裂截面也在许多领域里有重要的应用。在天体物理方面，人们利用穿过星际介质的宇宙射线核所发生的能量和成分的变化来确定银河系宇宙射线源的构成。在宇宙中，如何有效地对航天器及舱外工作的宇航员进行辐射防护，涉及到了重离子碎裂截面值对辐射剂量的准确估算。而能量为几百个 MeV 的重离子束在癌症治疗方面，尤其是对深度癌症的治疗，也有很大的优势。

实验上，关于核碎裂的研究主要集中在反应截面的测量上。随着相对论能量重离子束的获得成为可能，世界上的几家大型实验室的加速器上都相继开展了有关方面的研究。包括欧洲核子中心 (CERN) 的超级质子同步加速器 (SPS)，美国布鲁克海文国家实验室 (BNL) 的交变磁场梯度同步加速器 (AGS)，以及日本放射线医学综合研究所 (NIRS) 的重离子医学加速器 (HIMAC) 和美国国家航空航天局 (NASA) 空间辐射实验室的加速器设备。

研究历程

理论上，通过对众多碎裂截面的实验结果进行模拟研究，人们提出了诸如参数化方法，标度法， NUCFRG2 算法和量子多重散射模型等模型方法。为了从微观上对核碎裂现象进行深入研究，近年来，人们也采用了诸如 VUU 模型，反对称化分子动力学 (AMD) 模型，费米子分子动力学 (FMD) 模型和量子分子动力学 (QMD) 模型等微观输运理论。当用这些微观输运方法模拟反应过程时，需引入诸如淬火集团化代数方法 (SACA)来区分末级碎块。这些方法因没有考虑初级受激碎块衰变过程中的核结构效应，故难以给出末级碎块分布中诸如奇偶效应等系统行为。迄今为止，无论理论和实验之间，还是实验和实验之间的结果都存在明显的偏差。应该指出的是，有关核碎裂的实验和理论研究并不充分，这主要是因为，核碎裂过程不是单一的动力学过程，有很多潜在的机制共同作用，从而导致了各种不同的碎裂模式。因此有必要对不同束流离子和不同靶的反应进行系统的实验和理论研究。

测量了 471 AMeV 56Fe 和 400AMeV 20Ne 诱发 Al， C 和 CH2 作用的电荷变化总截面和分截面，得到的实验结果与其他相近的实验的结果是一致的，总截面的结果与 Bradt-Peters 半经验的理论公式也符合得很好；其次，应用 ImQMD 模型来描述反应的动力学过程，而用 GEMINI 模型来处理受激碎块的退激发过程。两个模型的结合，很好地给出了分截面结果中出现的奇偶效应。重离子碎裂过程中出现的奇偶效应和对能有很大的关系，主要形成于擦边碰撞的事例中。同时根据反应产生的碎块的同位旋分布可以看出分截面结果中的奇偶效应主要来自

于 TZ = 0， ± 0.5的碎块的贡献。碎块所给出的较小的偏转角则是擦边碰撞产生的较重的类弹碎块的贡献。

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