关于重离子核反应机理介绍

[拼音]：zhonglizi hefanying jili

[外文]：heavy-ion nuclear reaction mechanism

重离子（见重离子核化学）的德布罗意波长(vλ )比轻离子短得多，一般远远小于核半径，因此可以将它视作准宏观粒子，用半经典方法来描述。

中低能重离子核反应

将靶核质心与入射重离子的入射线之间的垂直距离称为碰撞参量 ρ，其相应的相对运动的轨道角动量为l，。随着碰撞参量由大到小，即轨道角动量由大到小，入射重离子与靶核的作用由远及近，由浅入深。依此可将重离子核反应分为四种类型（见图）。

入射粒子在核力的作用范围之外， 重离子只与靶核发生远距相互作用，引起库仑激发和卢瑟福散射。

道半径为靶核半径和入射重离子半径之和。ρ值和它大致相等时核力开始起作用，但两核仅仅发生擦边碰撞，作用时间极短，约为10-22秒。在这种情况下，可能发生d性散射或非d性散射，或者在两核接触的瞬间，核的表面上发生少数核子的转移反应。反应时两核交换少许能量、质量和电荷。这一过程也称为准d性散射，其性质则属于核间表面的直接反应。

两个原子核相互直接相切的时间延长，撞入程度加深，两核之间有相当多的核子参与作用，发生了大量的能量、角动量、质量和电荷的转移，其作用时间约为10-21～10-20秒。此时的核具有很高的激发能和角动量，但两核并没有熔融成一个复合核，基本上仍保持了入射核和靶核各自的主要特征，或称两体特征。物理学家将这一过程称为深度非d性碰撞或深度非d性散射。这种过程是一种没有达到统计平衡的核过程，它具有一系列的由统计非平衡态向统计平衡态过渡的弛豫现象，包括质量、电荷、能量、角动量和中子过剩自由度等方面的弛豫特征。

重离子与靶核接近于迎面相撞，两核相互作用时间足够长，约为10-19～10-16秒。于是两核熔合在一起，使动能和动量在所有核子间进行交换和分配而达到统计平衡。这样形成一个高激发态、高角动量的复合核。接着，复合核通过蒸发轻粒子、γ退激或裂变方式进行衰变。这种反应过程称为熔合反应。

高能重离子核反应

如果入射的重离子能量很高，上述分类方法就不适用。每个高能核子的能量约大于400兆电子伏时，则核反应过程只能用相对论运动学来处理。高能重离子反应产物比较复杂，来自靶核和入射粒子本身的碎片的质量、电荷分布很广，在反应中还发射大量的介子、核子、轻核和 X射线，同时也发生准d性散射，深度非d性散射及裂变等反应。量子力学效应可以忽略不计，常用经典和宏观的力学和流体力学的方法来处理这种过程。曾经相继提出过 “刮掉－剥落 (abrasion-ablation)”、“火球” 等模型来描述高能重离子核反应过程，但迄今没有找到一个较成熟的理论模型。

参考书目

1. P. E. Hcdgson， Nuclear Heavy-ion Reactions， Clarendon Press， Oxford， 1978.
2. R. Bass， Nuclear Reactions with Heavy Ions， Springer-Verlag， Berlin， 1980.