CAS OpenIR  > 中科院上海应用物理研究所2011-2020年
中能重离子碰撞中热核物质的热力学性质以及液气相变探针尺寸效应的研究
刘焕玲
Subtype博士
Thesis Advisor马余刚
2020-06-01
Degree Grantor中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)
Keyword量子分子动力学模型 粘滞系数 熵密度 液气相变 有限尺寸标度律
Abstract中能重离子碰撞作为重离子碰撞从低能到高能的过渡区,碰撞过程中平均场作用和核子-核子碰撞作用相互依存并相互竞争。其中,形成的热核物质的热力学性质和输运性质对我们了解核物质的状态方程以及核物质的相变具有重要意义,且一直是核物理研究中的热点问题。本论文就从这两点出发,分别研究了费米能区重离子碰撞中形成的热核物质的性质和液气相变探针的尺寸效应。第一个工作,利用同位旋相关的量子分子动力学模型(IQMD),模拟了费米能区129Xe+119Sn中心碰撞过程,得到了碰撞过程中核子的相空间信息。计算了碰撞过程中形成的[-3fm,3fm]中心区域的核物质的热力学性质,即温度、平均密度、化学势、平均动量和输运性质,得到了剪切粘滞系数、熵密度以及它们之间的比值。由于重离子碰撞是一个动力学过程,在热核区域,我们可以近似利用统计热力学中平均自由程的计算公式,计算出不同入射能量中最大压缩态下核子的平均自由程,进而计算出介质中核子-核子碰撞截面,并将计算结果与O.Lopez等人的Phys.Rev.C 90(2014)064602中的实验结果进行比较,发现在入射能量大于40AMeV时,核子的平均自由程与介质中的核子-核子碰撞截面随着入射能量的演化与实验结果有相同的趋势并能定量地符合。此外,根据核子的平均自由程以及介质中核子-核子碰撞截面的合理性,外推出最大压缩态下中心区域热核物质的剪切粘滞系数(η)以及其与熵密度的比值(η/S)随入射能量之间的演化关系。发现η和η/S随着入射能量的演化有相同趋势,都是随着入射能量的增加有减少的趋势,并且在入射能量大于每核子70MeV时趋近于一个饱和值,约等于3倍的1/4π,这个饱和值表明对于在费米能区重离子碰撞中形成的中心区域热核物质具有类理想流体的特性。第二个工作,利用同位旋相关的量子分子动力学模型,模拟了 6个具有相同初始密度(约等于饱和密度ρ0)和相似的中子质子比(N/Z~1.3),不同尺寸大小(A=36,52,80,100,112,129且Z=15,24,33,45,50,54)的单核在温度区间0-20MeV内的退激发过程。根据得到的末态碎片的相空间信息,计算了不同的液气相变探针:总碎片多重数对温度的偏导数(dMtot/dT)、二阶矩参数(M2)、中等质量碎片多重数(NIMF)、Fisher幂律指数(τ)和马氏Zipf指数(ξ)与温度之间的演化关系。并根据以上不同的液气相变探针得到相变温度(TA)与源尺寸大小之间的关系。通过比较发现,利用中等质量碎片多重数、Fisher指数和马氏Zipf指数计算得到的液气相变温度与退激发源尺寸存在强关联。这表明在利用这三种液气相变探针提取相变温度时,应该考虑到尺寸效应,进而,利用有限尺寸标度律,得到了 N/Z约等于1.3的无限大核物质发生液气相变的临界温度(Tc)约为13.32±1.22MeV、临界指数(v)为0.37±0.07,此临界指数值接近于3D Ising或液气相变普适类。本论文的成果对热核物质性质及液气相变研究具有重要参考价值。
Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.sinap.ac.cn/handle/331007/32515
Collection中科院上海应用物理研究所2011-2020年
Affiliation中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)
Recommended Citation
GB/T 7714
刘焕玲. 中能重离子碰撞中热核物质的热力学性质以及液气相变探针尺寸效应的研究[D]. 中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所),2020.
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