兰州重离子研究装置用户观测到同位旋漂移的长时标特征

wenxiang

兰州重离子研究装置（HIRFL）上建成的放射性束流线1号线（RIBLL1），是国内实验核物理的一个重要研究平台。它可以提供上千种能量小于100 MeV/u的放射性束流及高品质的稳定核束流，每年可为国内外用户提供1000多小时的束流时间。

特定自由度的弛豫是所有输运过程研究中的一个基本物理问题。两个原子核的碰撞反应，是一个典型的输运过程。同位旋作为一个描述中子和质子数量差异的自由度，在核反应中的弛豫到底有多快，一直没有确定的结论，然而它对于核反应的输运性质与核物质状态方程的研究而言都至关重要。

在核反应中可形成高激发的热核体系，并可能发生核物质的液气相变。中子和质子作为体系的两种组分，具有不同的化学势。它们之间的差异与对称能及其密度依赖紧密相关。由于这一差异，中子和质子从热核体系中“蒸发”出来的几率不同，呈现出“分馏”效应。这一现象和人们的生活经验非常类似，开启酒瓶闻到的扑鼻酒香，其实也是源于酒精分子和水分子的挥发性（化学势）不同。

为了研究“同位旋分馏过程到底多快”，清华大学物理系核物理研究小组与中国科学院近代物理研究所气体探测器研究组和重离子核反应研究组合作，利用RIBLL1提供的能量为30MeV/u的高品质40Ar束流与197Au靶发生碰撞反应，首次通过出射粒子同位旋性质在大范围内的角分布行为给这个问题提供了一个定性的答案。在大角度范围内，轻粒子的中子丰度随角度增加而减小。这表明同位旋在不同密度区域之间的输运过程，从早期的动力学发射一直持续到后期的统计蒸发过程，呈现出长时标的输运特征，如图1(a)。由于同位旋效应的长时间累积，该角分布可以作为对称能密度依赖行为的一个敏感观测量。借助核反应输运模型和热核统计蒸发模型的计算，为对称能在饱和点处的密度依赖参数给出了很好的约束，如图1(b)。（来源：中科院近代物理研究所）

研究成果以快讯形式发表在Physical Review C 95, 041602(R) (2017)。