寻找丰中子核素中子皮厚度的有效实验探针对研究不对称核物质的对称能和状态方程具有重要作用。在兰州量子分子动力学模型框架下,发现炮弹碎裂反应中在周边反应产生的近炮弹余核的平行动量分布受与核内密度空间分布不确定度关系约束形成非对称的双高斯函数拼合结构分布,而左侧高斯分布的宽度与炮弹核的中子皮厚度存在较好关联,可以作为提取中子皮厚度的实验探针,为利用炮弹碎裂反应研究丰中子炮弹核的中子皮厚度提供了新的实验观测量。
中子皮厚度作为丰中子核素的关键性质,与核物质密度的对称能和状态方程相关,在核物理领域中备受关注。在过去的三十多年间,随着对中子皮核和中子晕核研究的不断深入,人们提出了多种实验探针研究丰中子核素的中子皮厚度问题。
当前,新一代稀有核素工厂所提供的极丰中子核束流,使中子皮厚度问题再次成为挑战。极丰中子核具有高弥散度中子分布的边缘结构,由于中子难以通过直接方法探测,往往需要合理构建实验探针以间接方法提取其在核内的分布。炮弹碎裂反应中余核的产生与炮弹核的中子密度分布高度相关,有望从余核分布提取极丰中子炮弹核素的中子分布乃至中子皮厚度。
最近,河南师范大学重离子核反应与光核反应团队研究了炮弹碎裂反应中的余核平行动量分布与炮弹核中子皮厚度的关联关系,并指出其可能被用于提取丰中子核的中子皮厚度信息,成果发表在物理SCI一区期刊Nuclear Science and Techniques上,马春旺教授为论文第一兼通讯作者。
该团队采用兰州量子分子动力学模型模拟并分析了140A MeV 48Ca + 9Be炮弹碎裂反应产生余核的平行动量分布,通过调节48Ca的中子皮厚度,观察了不同余核平行动量分布的变化行为。结果表明,炮弹核由于存在中子皮结构,在动量-坐标不确定度关系的约束下,周边反应中产生的近炮弹余核平行动量具有较为普遍的非对称双高斯分布(左右高斯分布的宽度分别记为和),并筛选出与炮弹核具有良好关联的余核,建议以其为探针研究炮弹核的中子皮厚度。
由于余核的平行动量分布在实验中可以直接测量,该成果为在新型稀有核素工厂研究丰中子核的中子皮厚度提供了一个简易的新探针。科学家们有可能基于该探针更好地理解丰中子核素的对称能性质,乃至非对称核物质的状态方程。
论文链接:Ma,C.W.;Duan,Y.J.;Guo,Y.F.;et al.,A possible probe to neutron-skin thickness by fragment parallel momentum distribution in projectile fragmentation reactions.NUCL SCI TECH 35,(2024). https://doi.org/10.1007/s41365-024-01455-9
(物理学院 普洁)