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用于HIAF-HFRS 装置的飞行时间探测器样机性能研究
吴潇天, 田苗, 王凯龙, 郑勇, 宋雨楠, 张磊, 章学恒, 王猛
, doi: 10.11804/NuclPhysRev.41.2023065
摘要:

本工作制作了一套由快发光塑料闪烁体耦合快光电倍增管组成的塑料闪烁体飞行时间探测器的样机,通过皮秒脉冲激光测试了探测器的时间性能,旨在为将来的HIAF-HFRS 飞行时间探测器作预研。对于两种不同尺寸的塑闪探测器,通过改变激光的光斑大小、频率、光强和位置等各项参数来模拟真实束流的情况,并使用CAEN-DT5742 数字化仪以及Mesytec-MCFD16+MTDC32 电子学系统进行了系统的测试。使用聚焦激光照射在塑闪中心位置时,小尺寸(7 cm×7 cm) 塑闪探测器的ToF 分辨最好可达8 ps;小-大(26 cm×10 cm) 塑闪探测器的TOF 分辨最好可达到12 ps。在改变激光各项参数后,得到的响应时间分辨为10–16 ps 和19–46 ps。测试结果表明,所得到的ToF 分辨满足HFRS 束线的时间分辨性能要求,为飞行时间探测器的优化奠定了基础。

全同费米子与玻色子系统中的SU(3)动力学
王金凤, 周小琦, 张宇
, doi: 10.11804/NuclPhysRev.41.2023CNPC11
摘要:
基于群代数理论,描述了如何构建s, d两轨道能级下的全同费米子体系与全同玻色子体系四极-四极相互作用动力学,据此探讨了全同性原理对核多体系统动力学结构的影响。结果表明,给定粒子数情况下全同费米子体系中低自旋态的空间维数的要比全同玻色子系统中同样自旋态的空间维数大得多,意味着同等条件下前者包含更多更丰富的转动带结构。本工作分析展示了一个基于SU(3)群代数理论分析核结构模型的简单实例。
质子滴线核在近垒能区的反应机制研究进展
尹诚, 杨磊, 林承键, 马南茹, 贾会明, 温培威, 杨峰, 骆天鹏, 常昶, 黄志杰, 段海锐, 杨炅和
, doi: 10.11804/NuclPhysRev.41.2023CNPC01
摘要(127) HTML(48) PDF (0KB)(20)
摘要:
质子滴线核在近垒能区的反应机制,尤其是破裂机制,是当前核物理领域的前沿热点问题。为了深入考察质子滴线核的反应动力学,基于日本东京大学的CRIB终端开展了8B+120Sn和17F+58Ni体系在近垒能区的完全运动学测量。本工作在综述前期研究结果的基础上,首次展示了8B+120Sn测量中的熔合截面结果。实验设置方面,针对各自反应体系产物的特点,分别设计了高效率的硅探测器阵列STARE和基于电离室的多层望远镜阵列MITA,实现了反应产物的完全鉴别。对于质子晕核8B+120Sn体系首次实现了破裂碎片的符合测量,重构了完整的破裂过程,揭示了8B出射道瞬时破裂为主的弹性破裂机制。对于质子滴线核17F +58Ni体系则首次实现了全反应道测量,提取了准弹、破裂和总熔合反应的信息,并发现在垒下能区存在熔合截面增强的现象。理论分析表明,这主要是由于破裂连续态的耦合效应所导致,并且8B和17F存在不同的直接反应机制,表明质子晕结构对反应机制存在显著影响。
基于形变Gamow-like模型研究原子核的单质子放射性半衰期
肖琼, 程俊皓, 余同普
, doi: 10.11804/NuclPhysRev.41.2023CNPC05
摘要:
本工作通过引入原子核的形变改进了用于计算单质子放射性半衰期的Gamow-like模型。计算结果显示,相比于原Gamow-like模型,形变Gamow-like模型能够更好地再现单质子放射性实验数据。此外,通过研究单质子放射性半衰期实验值的对数形式和穿透概率计算值的对数形式之间的线性关系,证实了形变Gamow-like模型的可靠性。作为应用,使用形变Gamow-like模型预测了形变核的单质子放射性半衰期,预测的结果能够很好地符合Geiger-Nuttall定律。最后,通过研究轨道角动量与计算半衰期的关系,给出了母核109I和131Eu的角动量参考值,以获取更加准确的单质子放射性理论半衰期。这项工作有利于对质子滴线的研究以及新的单质子放射性半衰期的准确测量。
核物质和中子星物质的相对论第一性原理研究
王锶博, 曲晓英, 童辉, 王宸璨, 赵强, RINGPeter, 孟杰
, doi: 10.11804/NuclPhysRev.41.2023CNPC07
摘要(120) HTML(41) PDF (0KB)(23)
摘要:
相对论Brueckner-Hartree-Fock(RBHF)理论是相对论框架下重要的第一性原理方法,仅包含两体力即可以满意描述核物质的饱和性质。在完备的Dirac空间中自洽求解核物质RBHF方程,唯一确定了单粒子势的标量和矢量分量,避免了已有工作中由于忽略负能态所导致的不确定性,解决了40多年来RBHF计算中不能唯一确定单粒子势的问题。本工作简要回顾RBHF理论的发展历史,阐述包含负能态做RBHF计算的必要性,介绍利用完备Dirac空间的RBHF理论,研究核物质性质和中子星物质性质的最新进展,包括有效质量、纯中子物质的每核子结合能、对称核物质和纯中子物质的压强、中子星物质的粒子分数和状态方程、中子星的质量-半径关系和潮汐形变等。最后展望了完备Dirac空间的RBHF理论在确定密度泛函理论参数、微观描述核子-原子核弹性散射和研究中子星内部强子-夸克相变等方面的可能应用。
预碎片的衰变对中能区重离子碰撞过程中集体流和核阻止本领的影响
肖逵, 李鹏程, 王永佳, 李庆峰
, doi: 10.11804/NuclPhysRev.41.2023CNPC17
摘要:
重离子碰撞过程中轻粒子的产生对于提取核物质状态方程的信息有着重要的作用。基于极端相对论量子分子动力学(UrQMD)模型,利用统计衰变模型GEMINI++处理预激发碎片的衰变,研究了预碎片的衰变对中能区Au+Au碰撞过程中轻粒子的集体流和核阻止本领的影响。研究发现,由于记忆效应,重离子碰撞过程中的预碎片的衰变产生的子核继承了母核的部分动力学性质,在考虑预碎片的衰变后可以更好地描述实验数据,并且这种效应对观测量的影响随碰撞能量的升高而减弱。结果表明,重离子碰撞过程中预碎片的衰变以及轻粒子的产生对敏感于核物质状态方程的观测量有着一定的影响。在利用这些观测量提取核物质状态方程的信息时应当仔细处理。
短程关联对准弹性电子散射的影响
迟子孟, 牛清霖, 刘健
, doi: 10.11804/NuclPhysRev.41.2023CNPC18
摘要:
核子-核子短程关联是核物理的关键问题之一,它会导致核子动量分布出现高动量尾。本工作首先基于轴向形变相对论平均场模型构建了平均场部分原子核的谱函数,并在此基础上引入了短程关联效应的修正。然后利用谱函数在平面波脉冲近似框架内计算了单举电子散射截面,包括准弹性散射部分和Δ共振散射部分。特别是在Δ共振散射区域,通过重新考虑了核子共振态Δ(1232)的电磁结构,有效地改进了理论计算,使理论散射截面与实验数据很好地吻合。本工作进一步将单举散射截面分为短程关联的贡献和平均场的贡献。研究发现,准弹性峰和Δ共振峰不仅反映了平均场结构,而且对短程关联信息敏感。最后,本工作提出了一种从实验截面中提取原子核短程关联强度的方法。
Wobbling Motion in the Even-even Nucleus
Bowen SUN, Yingzhi JI, Qibo CHEN
, doi: 10.11804/NuclPhysRev.41.2023CNPC04
摘要:
The recent progresses on the wobbling motion are briefly introduced. So far 17 wobbling candidates have been reported in odd-A and even-even nuclei that spread over A≈100, 130, 160 and 190 mass regions. The two-quasiparticle configuration wobbling in 130Ba and the wobbling motion in a triaxial rotor are taken as examples in this paper to show the wobbling motion in even-even nuclei. For the 130Ba, the wobbling are investigated based on the combination of the covariant density functional theory (CDFT) and the particle rotor model (PRM). The CDFT provides crucial information on the configuration and deformation parameters of observed bands, serving as input for PRM calculations. The corresponding experimental energy spectra and electromagnetic transition probabilities are reproduced. An analysis of the angular momentum geometry reveals the enhanced stability of transverse wobbling of a two-quasiparticle configuration compared to a single-quasiparticle one. For the triaxial rotor, the time evolution of wobbling motion is explored through the solution of Euler equations. This investigation yields valuable insights into the evolution of orientation angles (\begin{document}$\phi $\end{document} and \begin{document}$\theta $\end{document}) and angular momentum components. Notably, the study reveals that low-energy states of a triaxial rotor predominantly exhibit wobbling motion around the intermediate axis. Moreover, an increase in excitation energy corresponds to a prolonged period of intermediate axis wobbling motion. Conversely, a contrasting trend is observed in the case of long axis wobbling, where an increase in excitation energy leads to a decrease in the wobbling period.
基于自洽的RBUU输运理论研究介质内同位旋相关的NΔ → NΔ截面
南满子, 李鹏程, 李庆峰
, doi: 10.11804/NuclPhysRev.41.2023CNPC24
摘要:
基于自洽的RBUU输运理论,研究了介质中同位旋相关的\begin{document}${\rm{N}} \Delta \rightarrow {\rm{N}} \Delta$\end{document} 散射截面。发现同位旋效应对重子的有效质量以及不同重子密度区的总\begin{document}$ {\rm{N}} \Delta $\end{document}弹性散射截面有着较为明显的影响。随着重子密度的增大,不同重子同位旋态之间的有效质量劈裂逐渐增大。在密度依赖的重子有效质量劈裂、耦合常数以及Born项中的\begin{document}$\sigma-\delta$\end{document}\begin{document}$\sigma-\rho$\end{document}\begin{document}$\omega-\delta$\end{document}\begin{document}$\omega-\rho$\end{document}交换项的共同作用下,不同同位旋态分反应道的弹性散射截面呈现出了不同的密度依赖行为。总截面在低能区出现了明显的介质压低效应,高能区介质效应减弱。
多重物理约束下Duflo-Zuker核质量模型的研究
叶伟虎, 钱以斌
, doi: 10.11804/NuclPhysRev.41.2023CNPC20
摘要:
原子核质量在核物理和核天体研究中扮演着十分重要的角色。尽管当前的理论模型可较好地描述已知核素的质量,但不同模型在外推时,尤其是丰中子区,仍然存在许多争议。本工作回顾了我们近年来在核质量模型外推研究的主要成果,即使用严格的多目标优化算法将核素质量差α衰变能和局域质量关系作为限制条件,缓和质量模型中的过拟合问题,在一定程度上提升模型的外推能力。另外,还将被优化过的质量数据应用在核天体物理中的快速中子俘获过程中,进一步地检验外推的可靠性。
类金刚石碳剥离膜的制备及其寿命研究
樊启文, 孟波, 王华, 张榕
, doi: 10.11804/NuclPhysRev.41.2023CNPC03
摘要:
采用磁过滤阴极真空弧(FCVA)技术,结合交流碳弧(ACCA)技术和松弛技术,制备了~5 μg/cm2的自支撑类金刚石碳(DLC)剥离膜。采用XP2U电子天平测试DLC膜的均匀性。结果显示,在Φ100 mm范围内,DLC膜最大不均匀性为8.82%。采用扫描电子显微镜(SEM)、拉曼(Raman)谱仪和X光电子谱(XPS)仪测试分析DLC膜的微观结构。SEM图像显示,通过双90°过滤后的DLC膜表面光滑,基本不含液滴。Raman光谱显示,DLC膜为典型的非晶DLC膜。XPS能谱显示,DLC膜中的sp3杂化键超过70%。通过北京HI-13串列加速器提供的系列重离子束测试研究DLC剥离膜的寿命。结果显示,松弛后的DLC剥离膜寿命约为松驰前的3倍;对于63Cu197Au离子束(加速电压~9 MV、低能端流强~1 μA),DLC剥离膜寿命分别为碳弧碳剥离膜寿命的4倍和13倍;对于107Ag70Ge48Ti28Si127I离子束,DLC剥离膜寿命为碳弧碳剥离膜寿命的2.6~10.0倍,并且离子越重、束流越强,DLC剥离膜的寿命对比碳弧碳剥离膜寿命的优势就越大;DLC剥离膜寿命与基衬偏压有一定关系,目前的测试结果显示,随基衬偏压的加大,剥离膜寿命呈现先升高后降低的大概趋势,−400 V左右的基衬偏压下DLC剥离膜寿命最长。
95Nb高自旋态研究
洪锐, 李聪博, 李会东, 郑云, 吴晓光, 李天晓, 李韵秋, 吴鸿毅, 郑敏, 赵子豪, 贺子阳, 李金泽, 李广顺, 郭成宇, 倪磊, 周振翔, 贺创业, 刘伏龙, 周小红, 柳敏良, 张玉虎, 王守宇, 王硕, 竺礼华
, doi: 10.11804/NuclPhysRev.41.2023CNPC12
摘要:
通过重离子熔合蒸发反应82Se(18O,p4n)95Nb,布居了95Nb的高自旋态。利用多探头中国联合伽马探测阵列进行了在束γ测量,研究了95Nb核的高自旋态能级结构。基于γ-γ符合关系扩展了95Nb的能级纲图,发现了25条新的γ跃迁和21条新的能级,并调整了部分能级的摆放位置。将新的能级结构与壳模型计算进行了比较和讨论。结果表明,要正确的描述95Nb核的高自旋态(自旋值大于39/2)能级结构,应考虑质子跨越38子壳 f5/2g9/2核心激发。
储存环中有效鉴别衰变事件的方法及在94mRu44+寿命测量中的应用
彭婷微, 曾奇, 王猛, 张玉虎, 涂小林, 付超义, 李宏福, 孙铭泽, 邢元明, 颜鑫亮, 赵剑锟, 周旭
, doi: 10.11804/NuclPhysRev.41.2023CNPC23
摘要:
兰州重离子加速器冷却储存环上的等时性质量谱仪是开展高电荷态、短寿命同核异能态衰变研究的理想装置。在短寿命高电荷态离子\begin{document}$^{94m}{\rm{Ru}}^{44+}$\end{document}的寿命测量实验中,我们直接观测到了\begin{document}$^{94}{\rm{Ru}}$\end{document}\begin{document}$8^+$\end{document}态isomer衰变到基态的过程。在观测时间窗口(20 μs, 180 μs)范围内,鉴别出了49个衰变事件。为了能够鉴别出更多的衰变事件,研究了一种基于频谱幅度来指认衰变事件的方法。基于模拟结果,该方法可以有效鉴别(15 μs, 185 μs) 内的衰变事件。将新的鉴别方法应用到实验数据处理中,在(15 μs, 185 μs)内,鉴别出了54个衰变事件。基于这54个衰变事件,计算得到\begin{document}$^{94m}{\rm{Ru}}^{44+}$\end{document}在实验室坐标系下的寿命为194(121) μs。新的寿命结果与之前的结果218(148) μs在误差范围内一致。
The Weak Magnetic Photon Emission from Quark-gluon Plasma
Jing’an SUN, Li YAN
, doi: 10.11804/NuclPhysRev.41.2023CNPC14
摘要:
There must be electromagnetic fields created during high-energy heavy-ion collisions. Although the electromagnetic field may become weak with the evolution of the quark-gluon plasma (QGP), compared to the energy scales of the strong interaction, they are potentially important to some electromagnetic probes. In this work, we propose the coupled effect of the weak magnetic field and the longitudinal dynamics of the background medium for the first time. We demonstrate that the induced photon spectrum can be highly azimuthally anisotropic when the quark-gluon plasma is in the presence of a weak external magnetic field. On the other hand, the weak magnetic photon emission from quark-gluon plasma only leads to a small correction to the photon production rate. After hydrodynamic evolution with a tilted fireball configuration, the experimentally measured direct photon elliptic flow is well reproduced. Meanwhile, the used time-averaged magnetic field in the hydrodynamic stage is found no larger than a few percent of the pion mass square.
基于多相输运模型研究质子-铅核碰撞中椭圆流的组分夸克标度性
汤思宇
, doi: 10.11804/NuclPhysRev.41.2023CNPC19
摘要:
高能重离子碰撞中末态鉴别粒子的椭圆流组分夸克标度现象被认为是展现部分子各向异性自由度的重要信号之一。本研究利用多相输运(AMPT)模型系统地研究了质心能量为5.02 TeV的质子-铅核碰撞中末态轻味强子的椭圆流\begin{document}$ \upsilon_{2}^{}$\end{document}及其组分夸克标度行为。基于最新的小系统流分析方法,AMPT模型的计算结果很好地描述了轻味介子的\begin{document}$ \upsilon_{2}^{}$\end{document},但与重子的测量结果略有偏离。研究结果显示,耦合了部分子级联与夸克重组合机制的AMPT模型能产生显著的组分夸克标度现象,该现象也同时依赖于非流效应与强子再散射过程。这些研究结果将为小系统碰撞中末态粒子集体行为的起源问题提供进一步的解释。
利用两π介子HBT关联约束重离子碰撞中高密核物质的状态方程
李鹏程, 王永佳, 李庆峰, 张鸿飞
, doi: 10.11804/NuclPhysRev.41.2023CNPC16
摘要:
高重子密度区核物质状态方程的研究是当前核物理研究的前沿热点问题之一。利用极端相对论量子分子动力学(UrQMD)模型,以两π介子Hanbury-Brown-Twiss(HBT)关联为例讨论了2~5倍饱和密度(\begin{document}$\rho_{0}$\end{document})区核物质状态方程对两粒子关联效应的影响。通过使用不同的核物质状态方程,展示了密度依赖的势相互作用以及相变对两π介子HBT关联和π介子发射源时空属性的影响。结果显示,在\begin{document}$\sim 5 \rho_{0}$\end{document}以下,π介子发射源的HBT半径及参数敏感于核物质状态方程的软硬,通过与实验数据的比较,现有的HBT半径实验数据排除了\begin{document}$\sim 4\rho_{0}$\end{document}以下发生一阶相变的可能性,并支持一个在低密区(\begin{document}$\lesssim4\rho_{0}$\end{document})表现偏硬,且在高密区由于相变而逐渐软化的核物质状态方程。研究结果强调了π介子发射源的HBT半径及参数敏感于核物质状态方程的软硬,可用于理解和约束高重子密度区的核物质状态方程。
夸克物质对称能与夸克星潮汐形变的研究
徐建峰, 崔磊, 夏铖君, 陆振烟
, doi: 10.11804/NuclPhysRev.41.2023CNPC09
摘要:

近十年的研究表明,夸克物质对称能对夸克物质的状态方程有重要影响。在本研究中,通过采用等效质量模型并在夸克质量标度中引入同位旋依赖项来研究夸克物质的稳定窗口。研究结果表明,足够大的同位旋强度依赖参数

\begin{document}$ C_I $\end{document}

可以显著地增大奇异夸克物质的稳定窗口,从而使计算结果可以同时满足天文观测数据PSR J1614-2230具有

\begin{document}$ 1.928 \pm 0.017 $\end{document}

倍太阳质量和双中子星并合事件GW170817中得到的潮汐形变

\begin{document}$ 70 \leqslant  \varLambda_{1.4} \leqslant  580 $\end{document}

的约束。与奇异夸克物质的情况相反,u-d夸克物质的稳定窗口会随着同位旋强度依赖参数的增大而减小,从而使u-d夸克星无法支持相应的天文观测数据。最后,发现奇异夸克物质的对称能远大于u-d夸克物质的对称能,并且夸克间的单胶子交换相互作用会导致奇异夸克物质的对称能变软。

4H-SiC探测器的温度及辐照性能研究
张耀锋, 杜园园, 张春雷, 曹李刚, 兰小飞, 黄永盛
, doi: 10.11804/NuclPhysRev.41.2023CNPC08
摘要:

针对极端环境下耐高温和耐辐照半导体探测器的研制需求,利用外延层厚度为100 µm的4H-SiC外延片通过欧姆接触和肖特基接触制备成肖特基二极管,封装成肖特基二极管探测器。在25 ºC~150 ºC的环境下,测量探测器的I-V特性曲线。结果表明,在温度≤105 ºC时,漏电流曲线变化较小。当偏置电压为−500 V时,温度从25 ºC上升至105 ºC,漏电流的变化率为0.33%/ºC。利用北京大学化学系60Co放射源对探测器进行辐照,对比总剂量1 Mrad的实验前、实验后的探测器I-V特性变化。结果表明,辐照前后探测器的漏电流无明显变化。

强流质子同步加速器涂抹注入方法研究
黄明阳, 许守彦, 王生
, doi: 10.11804/NuclPhysRev.41.2023CNPC22
摘要(121) HTML(48) PDF (0KB)(23)
摘要:
空间电荷效应是强流质子加速器的核心问题之一,在注入和初始加速阶段其影响最大。采用相空间涂抹方法并优化其涂抹过程,可以有效地减少空间电荷效应对束流注入和加速效率及发射度增长的影响。横向相空间涂抹方法可分为相关涂抹和反相关涂抹。首先,本工作对强流质子同步加速器的横向相空间涂抹方法进行深入研究,包括不同的涂抹方法和实现方式。其次,基于中国散裂中子源(CSNS)注入系统,对束流注入过程和反相关涂抹设计方案进行详细研究,深入探索实际垂直涂抹范围变小的原因和凸轨磁铁边缘聚焦效应对涂抹效果和束流动力学的影响。同时,简单介绍了在反相关涂抹机械结构基础上实现相关涂抹的方法及其对实现CSNS设计指标起到的关键作用。最后,根据未来加速器对不同涂抹注入方法在线切换的需求,我们提出了一种同时实现相关和反相关涂抹的新注入方案,并对其进行详细的论证、模拟和优化。
新型融合BEV/BPV信息的高分辨率快速磁共振成像方法
陈佳赟, 王小奇, 覃仕瑞, 魏然, 陈德启, 张可, 曹莹, 戴建荣, 唐源
, doi: 10.11804/NuclPhysRev.41.2023CNPC72
摘要:
建立了一种新型融合Beam Eye View(BEV)/Beam Path View(BPV)信息的高分辨率快速磁共振成像方法。选取3例肝转移磁共振引导放疗(MRgRT)患者,采集同一患者使用腹部加压带限制腹部运动(RAM组) 的运动管理模式下和自由呼吸(FB组)模式下图像,共计31 200帧。采用临近肿瘤具有明确边界的血管进行肿瘤位置跟踪,计算其在95%置信区间下的径向矢量运动幅度差异△R95。在BEV/BPV平面上RAM组和FB组在所有分次中的△R95的差异分别为:患者1均小于0.58 mm;患者2高达2.57 mm以上;患者3分别为0.71 mm/1.05 mm。结果表明,腹部压迫方案可以有效地减小肿瘤的运动幅度,另外肿瘤运动幅度△R95变化具有完全的个体相关性。该方法也可作为MRgRT技术中肿瘤放疗外放边界缩小的影像基础。
多丝结构气体探测器研究
张春雷, 曹李刚, 黄建微, 张耀锋
, doi: 10.11804/NuclPhysRev.41.2023CNPC06
摘要:

多丝结构气体探测器因其具有耐辐射、响应快、灵敏区大、成本低廉、易于建造等优势而被广泛应用于核物理和核技术领域。本工作首先介绍了多丝结构气体探测器的电场计算理论方法,并利用有限元程序ANSYS及探测器模拟程序GARFIELD进行了多丝结构气体探测器漂移区、雪崩放大区的电场优化设计。接着利用GEANT4程序模拟了宇宙射线入射气体探测器的过程,获得了探测器在宇宙μ子入射时对单一事例响应的模拟计算结果,包括脉冲电流、脉冲电压及脉冲波形的积分电荷,并获得了整体的积分电荷统计结果。在此基础上完成了气体探测器的研制,并用于宇宙射线的测试实验,实验结果与模拟结果基本一致。本工作提出的模拟计算方法及实验技术可用于多丝结构气体探测器的优化设计及实验评估。