^(46,50)Ti+^(124)Sn熔合反应中耦合道效应的理论研究（英文）

近库仑位垒重离子俘获与熔合是一个典型的多位垒穿透过程。在本征道的理论框架下,多反应道的耦合会使得单个位垒分离成一系列的分立位垒。基于位垒分布的思想,我们最近发展了一个经验的耦合道(ECC)模型,并系统地研究了220个反应体系的俘获激发函数。最近,实验报道了熔合反应^(46,50)Ti+^(124)Sn俘获激发函数的测量结果。本文将简要介绍该ECC模型,并结合通用熔合函数(UFF)的约化方法,利用该模型研究熔合反应^(46,50)Ti+^(124)Sn中的耦合道效应。UFF的约化结果表明,相比于^(50)Ti+^(124)Sn,^(46)Ti+^(124)Sn的垒下俘获截面有额外的增强。ECC模型成功地再现了实验测得的俘获激发函数,并表明,^(46)Ti+^(124)Sn垒下俘获截面的额外增强来源于正Q值的中子转移效应。

中国极化电子离子对撞机计划

轻子散射实验是探索核子与原子核结构的理想工具。中国电子离子对撞机(Electron Ion Collider in China,EicC)建议书设想在已开建的强流重离子加速器装置(High Intensity heavy ion Accelerator Facility,HIAF)的基础上,升级质子束流为20 GeV的极化束流,并建造2.8~5 GeV极化电子束流,从而实现质心系能量为15~20 GeV的双极化电子-离子对撞。EicC设计的亮度为(2~4)×10^33cm^-2·s^-1,质子束流极化率达到70%,电子束流极化率达到80%。该装置除了能提供极化轻离子束流(例如:氦-3)外,也可产生非极化重离子束流(碳-12~铀-238)。EicC将聚焦核子海夸克部分子结构、原子核物质结构与性质、奇特强子态三个方面的物理研究。高亮度、高精度的对撞机有助于精确地测量核子结构函数并对核子进行三维成像,揭示强相互作用的动力学规律;原子核部分子分布包括核子短程关联以及原子核介质效应同样是该提案的重要科学目标;EicC能区接近重味夸克产生阈值,在研究重味强子谱方面拥有低背景的独特优势,有助于发现研究新的奇特强子态。质子质量起源问题也可以通过重味矢量介子的产生来研究。为了完成上述物理目标,我们将利用最先进的探测器技术建造接近全立体角覆盖的EicC对撞机谱仪。在准备EicC白皮书的过程中,我们得到世界各国专家的支持。EicC的物理与已有的实验和美国即将建设的EIC中的物理项目相互补充。EicC的建成及运行有望引领前沿的中高能核物理研究,使我国在加速器和探测器先进技术等领域实现跨越式发展,为我国核物理与强子物理以及相关科学领域提供大型综合实验平台与人才培养基地。

正反重强子对构成的强子分子态能谱

近二十年来,世界上众多高能物理实验发现了大量超出传统夸克模型的共振结构。为了理解这些性质奇特的共振结构,科学家们提出了很多方法和模型。其中,因为实验上发现的这些奇特态大多处在一对强子阈值附近,强子分子态的观点得到了很多关注。本文我们将以粲–反粲强子对为例来探究哪些系统可以形成分子态,进而给出粲–反粲强子分子态的能谱。我们考虑了所有由S波粲介子、粲重子以及窄的P波粲介子构成的粲–反粲强子对。我们假定它们之间的相互作用由介子交换主导,在最低阶近似下可简化为常数。通过求解常数相互作用的Bethe–Salpeter方程,我们可以找到振幅的极点进而确定该系统分子态的质量。最终我们发现,那些通过轻矢量介子交换在阈值附近产生吸引力的系统,会存在一个靠近阈值的极点。不同的系统,由于其相互作用强度不同,极点可能会处于能量复平面的第一黎曼面或者第二黎曼面,分别对应于束缚态或者虚态。我们总共发现了229个强子分子态。很多实验上发现的那些位于粲–反粲强子对阈值附近的共振结构可以很好地与我们的结果吻合。另外,我们需要强调所预言的一个ΛcˉΛc分子态,这个态可以很好地解释北京正负电子谱仪(BESIII)上测量的数据。

中国极化电子—离子对撞机

电磁相互作用把质子与电子束缚起来,形成氢原子。人类对于电磁相互作用的深刻认识发展出智能手机和信息技术,给日常生活带来了极大的便利。相比之下,夸克和胶子如何被强相互作用束缚从而形成质子与中子,人类还缺乏充分的认识。因此,全球的中高能核物理学家提出了建设未来高精度极化电子—离子对撞机以对其进行更深入的研究。文章主要介绍中国极化电子—离子对撞机实验上的物理问题,以及量子色动力学格点计算在这些物理研究中的重要作用。

基于HIAF的超重元素和核素研究

原子核是由质子和中子构成的量子多体系统.超重核素是指考虑了壳效应才存在的原子核.探索原子核存在的电荷数和质量数极限始终是核物理研究的前沿和热点.迄今,在实验上合成和鉴别了百余种超重核素,将化学元素周期表从92号扩展至118号元素,完成了周期表上第七周期元素的填充.强流重离子加速器装置(High Intensity heavy-ion Accelerator Facility, HIAF)将于2025年建成并投入运行,超重元素和核素研究是其重要研究目标之一. HIAF的超导直线加速器能够提供能量可调的强流重离子束流,将为合成超重新元素和探索理论预言的超重核稳定岛提供重大机遇.本文介绍了基于HIAF的超重元素和核素研究计划,对超重核研究的现状和意义进行了综述,重点描述了基于重离子诱发的熔合反应和多核子转移反应的电磁谱仪以及实验测量装置.本文针对超重新元素和核素的合成研究、超重核结构和性质研究、超重核素产生机制研究、超重原子结构和元素化学性质研究分别进行了研究计划的介绍,最后对超重核研究的发展规划进行了总结.

近库仑位垒重离子熔合反应动力学的系统研究

近库仑位垒重离子俘获与熔合是一个典型的多自由度耦合的位垒穿透过程.理论上,解耦合道方程可以描述多维位垒穿透问题.在本征道的理论框架下,多自由度的耦合会使单个位垒劈裂成一系列的分立位垒.基于位垒分布的思想,发展了一个经验的耦合道模型,系统地研究了220个反应体系的俘获激发函数.在该模型中,相对运动和内禀自由度的耦合效应及中子转移效应一并包含在一个非对称的高斯型位垒分布函数中.基于特定的核-核相互作用势,提出了计算位垒分布函数参数的经验公式.结果表明:本文发展的经验耦合道模型能够系统地描述近库仑位垒能区的俘获截面.该经验耦合道模型不仅能够解释俘获动力学中的重要现象,还有望对合成超重核的反应体系的俘获激发函数提供理论预言.本文将简要地评述描述近库仑位垒重离子俘获反应的相关模型,介绍经验耦合道模型,并基于该模型讨论振动耦合、转动耦合及中子转移效应对俘获截面的影响.

变形核中的晕现象与形状退耦合

随着放射性核束物理的快速发展,在远离β稳定线的原子核中发现或者预言了很多奇特核结构现象,包括变形晕、变形晕核中形状退耦合等。对这些奇特核现象的研究是当前核物理的重要前沿领域。协变密度泛函理论是目前最为成功的用于描述原子核结构性质的理论模型之一。本文介绍基于协变密度泛函理论对变形晕核研究的结果和进展。考虑连续谱效应的形变相对论Hartree-Bogoliubov理论实现了变形晕核的微观自洽描述并预言了镁-44中的变形晕和核芯与晕的形状退耦合现象。之后,该理论还被用于研究硼和碳等同位素链原子核中的变形晕现象。基于该理论的角动量投影计算表明:在变形晕核的低激发转动态中依然存在晕现象以及形状退耦合现象。

三角奇点与XYZ类粲偶素结构

对强子谱的研究有助于加深量子色动力学中色禁闭现象的理解。强子谱中存在诸多疑难问题,特别是2003年以来各高能物理实验上发现了很多难以理解的新的强子共振结构,其中大量是在重夸克偶素质量区间发现的,它们被统称为XYZ结构。强子共振态对应于S矩阵的极点。除此之外,S矩阵还具有其它类型的奇点,比如由于三个中间态粒子同时在壳导致的三角奇点。本文中,我们将讨论三角奇点在XYZ物理中的实现,注重于构造可以用来分析其对e^(+)e^(-)→ψπ^(+)π^(-)反应的ψπ不变质量谱中的带电Zc结构的影响的振幅。