飞秒激光控制的分子量子动力学研究:(Ⅰ)三维二能级系统

结合MCDTDH方法和优化控制理论,以吡嗪分子为例,模拟了在给定不同的目标态下具有3个振动模两个电子态的分子系统的量子动力学过程.以电子激发态作为目标态,优化激光场为一个楔形脉冲,它所激发的电子波函数在两个调制模空间中振荡最后达到平衡位置,并有较高的目标态产生率.发现目标态的选择强烈地影响波函数随时间的演变情况,若目标态在各个模的平衡位置,在优化激光场的作用下,电子波函数被直接激发到其平衡位置;若目标态不在振动模的平衡位形,其电子波函数经过强烈的振荡以达到平衡态.

水团簇构象稳定性起源和本质的密度泛函理论与量子分子动力学研究(英文)

寻找确定分子体系构象稳定性的关键因素是至关重要的,但即使对最简单的分子,其稳定性的起源和本质仍存在很大的争议.本文以水团簇为例,采用量子分子动力学产生185个八聚水分子团簇模型,并运用基于密度泛函理论的两个能量分解方法寻找其稳定性的决定因素.我们发现不同水团簇的稳定性与其立体排斥能和交换相关能成良好的线性关系.本文还采用双变量模型模拟水团簇的稳定性,取得了更好的结果(相关系数大于0.99).本工作对揭示包括水分子团簇在内的通过弱相互作用组成的分子络合物的稳定性起源和本质提供了有益启示.

用量子分子动力学模型研究中能重离子碰撞中的核物质约化粘滞系数

剪切粘滞系数(η)和熵密度(s)的比值,简称约化粘滞系数(η/s),是刻画物质的一个基本输运系数,对研究核物质的液气相变及状态方程具有重要的作用。我们在同位旋依赖的量子分子动力学模型(Isospin dependent quantum molecular dynamics,IQMD)的基础上,用有限温度Thomas-Fermi理论提取中能重离子碰撞过程中的热力学性质。在此基础上分别用Green-Kubo方法及Danielewicz参数化公式来提取粘滞系数,进而得到约化粘滞系数。研究发现,随着温度或碰撞能量的增加约化粘滞系数会出现一个极小值,这与中能重离子碰撞过程中的液气相变相一致。

反对称化量子分子动力学模型

主要针对一种分子动力学(QMD)模型软件的发展版本:反对称化量子分子动力学模型(AMD),在对模型软件基本原理和程序结构流程两方面进行详细描述基础上,结合GEMINI模型,提出一种方法应用AMD模型对重离子反应45MeV/n的58Ni+58Ni进行模拟来获取初级碎片和次级碎片的基本信息,继而从模拟得到的信息中提取出观测量质量多重性分布和中子-质子产额比,对比两种观测量,实验表明次级衰变效应对核反应产物性质的影响很大,最后得出了核子反应后次级碎片已经失去了由最初发射源发射出的初级碎片的大部分特征的重要结论。

^(40, 48)Ca+^(90, 96)Zr近垒熔合反应的动力学研究

发展了一种改进的量子分子动力学模型,并用这一模型研究了40,48Ca+90,96Zr的近垒熔合反应.改进的量子分子动力学模型能很好地描述一系列核,从6Li到208Pb,的基态性质及它们的时间演化.在相同参数下计算得到的40Ca+90Zr以及40Ca+96Zr这两个熔合反应的激发函数与实验结果都符合得相当好.在分析丰中子核熔合截面增强机制中,发现丰中子核熔合反应初始阶段颈部的N/Z值明显偏大,促使反应中动态位垒降低,从而引起了丰中子核反应熔合截面的增强.

重离子熔合反应的动力学势垒

用改进的量子分子动力学模型研究了与入射能量相关的重离子熔合反应86Kr+100Mo的动力学势垒.在库仑势垒附近,随着入射能的降低可以观察到动力学势垒的最低值,这个最低动力学势垒与绝热势垒非常接近;另一方面,动力学势垒随着入射能的增加而升高,最终接近于静态势垒(非绝热势垒).发现颈部的形成和体系的动力学形变是促使动力学势垒降低的主要原因.基于动力学势垒的研究,对于重离子熔合反应的势垒贯穿给出了一种全新的解释.

黏土矿物-水界面的量子力学模拟研究

黏土矿物广泛分布于自然界中,其对地质和地球化学过程有重要意义,也是工业、环境等领域中的重要矿物材料。黏土矿物的众多物化性质均与其表界面结构和性质有关。作为实验研究方法的重要补充,量子力学模拟被广泛用于黏土表界面性质的研究。本文回顾了利用量子分子动力学模拟对黏土矿物-水界面性质的研究,包括表界面结构、表面酸度和离子络合等方面。

飞秒激光控制的量子分子动力学研究——多维三能级系统

结合MCTDH方法和优化控制理论,以具有三个电子能级,三个振动自由度的吡嗪分子为例,模拟了优化飞秒激光作用下的量子分子动力学过程.在对多维两能级系统的优化控制模拟的基础上,以三能级中的两个激发态为目标态,考虑了不同的目标态对多维系统量子动力学过程的影响.

用改进的量子分子动力学研究中能重离子碰撞中多重碎裂

本文利用改进的量子分子动力学模型（ＭＱＭＤ）研究中能重离子碰撞中的多重碎裂过程．在ＭＱＭＤ的基础上通过模拟计算发现：ＭＱＭＤ由于考虑了动量相关势和Ｐａｕｌｉ势，极大地改善了多重碎裂产额的计算结果与实验数据的比较．同时研究了二者对碰撞动力学的不同影响．最后，讨论了理论计算与实验结果仍有矛盾的原因，并提出了进一步改进的方案．

量子分子动力学模拟液体钚的输运性质（英文）

采用第一原理分子动力学(QMD)方法模拟液体钚的输运性质.计算的粘性和扩散系数在较低温度时与文献有明显差异,在实验测量范围内,模拟结果与实验一致,温度升高时数值模拟结果趋于一致.利用QMD的模拟结果计算了应力自相关函数和速度自相关函数,结果表明:在温度较低时,液体钚呈现明显的强关联特性.对于具有强关联特性的液体,利用较短时间的QMD模拟结果,通过简单e指数拟合外推到t→∞得到的扩散系数和粘性具有较大偏差,这是造成本文模拟结果与文献结果出现差异的主要原因.通过增加QMD模拟时间步数,获得了更为准确的输运性质.

利用超相对论量子分子动力学模型研究交变梯度同步加速器能区Au+Au碰撞中的核阻止效应

运用修正的超相对论量子分子动力学模型研究了交变梯度同步加速器(AGS)能区Au+Au碰撞中的核阻止效应.该模型考虑了形成和"预形成"粒子的平均场势、核子-核子弹性散射反应截面的介质修正和碎块形成的判断条件.研究发现:在AGS能区,核阻止效应受到形成和"预形成"粒子的平均场势和核子-核子弹性散射反应截面介质修正的影响;在中心快度区自由质子的产额偏大,考虑新的碎块形成判断条件后,此模型的理论计算结果与自由质子的实验结果符合得很好.

近垒熔合机制的动力学研究

通过考虑动力学中的壳效应,对同位旋相关的量子分子动力学模型做了进一步改进,并利用改进的量子分子动力学模型对近垒熔合机制做了动力学研究.对轻系统的熔合反应,改进的模型能够给出与实验结果一致的熔合激发函数,同时,对重系统的俘获截面也能给出与实验测量值基本一致的计算结果,尤其是对近垒或垒下区域也能作出很好的描述.作为对模型的进一步检验,对核一核相互作用势做了静态研究,并与亲近势的结果做了比较.

重核融合反应动力学位垒的微观研究(英文)

在简要评述重核融合过程中几种主要理论模型的基础上 ,提出了微观输运动力学模型 ,即改进的量子分子动力学模型 .在这个模型的框架内 ,我们研究了重核融合位垒的动力学行为 .我们发现 ,随入射能量的减少 ,可以得到最低的动力学位垒 ,它趋近于绝热静态位垒 .而随入射能量的增加 ,动力学位垒增加 ,最后趋近于非绝热静态位垒 ,这给出了位垒分布的两个边缘 .在微观输运动力学模型基础上 ,我们还研究了在融合路径上 ,动力学位垒与融合体系微观构型的关系 .考虑到融合过程不同时刻的单粒子位势与双中心壳模型位势的相似性 ,我们可以很好的研究融合过程中 ,在构型空间里单粒子态及相关量的时间演化行为 .

^(40,48)Ca+^(90,96)Zr融合反应的动力学模型研究

应用改进的量子分子动力学模型,在严格挑选初始核考虑弹靶结构效应的基础上,研究了近 垒和垒上融合反应40,48Ca+90,96Zr．研究表明:4个反应的理论计算截面与实验值很好符合;丰中子反 应40Ca+96Zr的垒下融合截面比其他3个反应有明显增强的现象．为了理解丰中子反应40Ca+96Zr与 40Ca十90Zr相比垒下融合截面增强,而48Ca+96Zr垒下融合截面没有明显增强的原因,进一步分析了4 个反应的融合位垒,中子转移与融合位垒的关系、中子转移与Q值的关系,结果表明:正反应Q值会引 起核子(特别是中子)转移的增强,从而导致动力学融合位垒的下降和垒下融合截面增强．

原子核液气相变的动力学研究

应用量子分子动力学模型 ,从原子核发生碎化时的碎块质量分布、密度涨落以及混沌动力学中描述混沌程度的最大Lyapunov指数等 3个方面 ,对原子核的液气相变及其在临界点附近的行为进行较为全面的探讨 .通过研究 ,发现在临界温度附近原子核发生最大的液气共存。

中能重离子碰撞中K介子产生动力学研究(英文)

基于兰州量子分子动力学(LQMD)模型研究了阈能附近K介子(K0和K+)产生动力学机制。LQMD模型能够较好地描述中能重离子碰撞中K介子产额分布。通过拟合K介子动能谱分布,计算中采用了排斥的K-核子相互作用势。该光学势增强了高动量K介子产生,而降低了K介子总产额。结合实验数据比较,在高密区域给出了较软的对称核物质状态方程。对称能的软硬对K0/K+比值起着重要作用,特别是在阈下区域。而K介子光学势对K0/K+比值激发函数影响不明显。

重离子熔合势垒的动力学模型研究

在改进的量子分子动力学模型基础上系统地研究了超重核合成中的入射道静态势和动力学势 .从入射道静态势给出了质量不对称度与静态势垒高度以及质量不对称度与接触点驱动势的关系 .动力学势垒高度是能量依赖的 ,随着入射能量的增加而增加 ,最终趋近于密度冻结势垒高度 ;动力学势垒高度随着入射能量的降低而降低 ,它的最低值接近于绝热势垒高度 .在冷熔合反应中 。

熔合反应中动力学势垒的研究

用改进的量子分子动力学模型研究了与入射能量相关的重离子熔合势垒．随着入射能的降低可以观察到动力学势垒的最低值,这个最低动力学势垒与绝热势垒非常接近;动力学势垒随着入射能的增加而升高,最终接近于静态势垒(非绝热势垒)．基于动力学势垒的研究,对于重离子熔合反应的额外推动(extra-push)给出了微观理解、对势垒贯穿给出了一种新的解释．为进一步理解动力学势垒,还研究了颈部的形成和体系的动力学形变,分析了动力学势垒降低的原因．

重离子碰撞中的同位旋效应

根据近年来利用同位旋相关输运理论在中能重离子碰撞同位旋效应研究方面的成果 ,并结合国际上在该问题上的进展 ,综合介绍和分析了中能重离子碰撞中的多重碎裂、原子核阻止和前平衡发射中子 -质子比的同位旋效应及其随入射道条件 :入射能量、碰撞参数、碰撞系统的质量 ,特别是随中子 -质子比的演化过程 .讨论了利用以上物理观测量在提取同位旋非对称核物质状态方程知识方面的可能性 ,并对其发展进行了展望 .

QMD模型的改进及其在低能重离子反应中的应用

丰中子核以及重核熔合机制的研究以及中能重离子碰撞中多重碎裂的研究都迫切需要一个统一的、自洽的微观动力学模型.经过对量子分子动力学模型进行根本的改进,发展了一个新的、适用于低能以及中能重离子反应的统一描述的微观动力学模型.改进的量子分子动力学(ImQMD)模型能够将整个熔合反应过程中的动力学效应、同位旋效应以及弹靶质量不对称效应等比较全面地、自洽地考虑进来,从而给熔合反应的研究提供了一个新的途径.ImQMD模型能够很好地再现一系列核的基态性质以及10多个熔合反应的激发函数(包括丰中子核熔合体系以及实验最新测量的132Sn+64Ni熔合体系).此外还运用该模型初步探索了重核熔合过程中复合体系的寿命与体系的入射能量、体系大小以及体系的中子质子比的依赖关系.