[论文解读] Nuclear Fragmentation at Intermediate Energies in the DCM-QGSM-SMM Model

M. A. Martemianov, B. M. Abramov+5 more|arXiv (Cornell University)|Feb 13, 2026

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一句话总结

该论文在中等能量下通过将其预测与 FRAGM 与 FIRST/GSI 数据以及 BC 和 INCL 模型进行比较，测试 DCM-QGSM-SMM 模型在300 MeV/nucleon 至约3 GeV/nucleon 的中等能量范围的适用性。

ABSTRACT

The development of nucleus-nucleus interaction models is a rapidly developing area of heavy-ion physics. Recently, a new model DCM-QGSM-SMM, developed at JINR and oriented toward use within the NICA project at energies of several GeV/nucleon, became available. However, the mechanisms of nuclear interactions used in this model can potentially operate effectively at lower energies. In this paper, the model predictions are compared with the FRAGM and FIRST/GSI experimental data in the energy range of nucleus-nucleus interactions starting from 300 MeV/nucleon, as well as with the predictions of other models used in this energy range.

研究动机与目标

• 评估 DCM-QGSM-SMM 模型在中等能量（300 MeV/nucleon 及以上）下的适用性。
• 将 DCM-QGSM-SMM 的预测与碳碎裂的 FRAGM 和 FIRST/GSI 实验数据进行比较。
• 在同一能量范围内对比 DCM-QGSM-SMM 与 BC 和 INCL 模型。
• 评估模型框架内的动量、角分布和介子产生。
• 探讨模型的一致性范围并识别在不同碎片种类与能量下的局限性。

提出的方法

• DCM-QGSM-SMM 将 Dubna 内部无碰撞级联（DCM）、夸克-胶子弦模型（QGSM）以及统计多碎裂模型（SMM）结合起来，用于激发残留物的衰变。
• 所有激发残留核都被处理为热化并通过 SMM 衰变，较轻的碎片也受蒸发/裂变的约束。
• 模型扩展允许在广泛质量和能量范围内应用框架，包括通过合聚而实现的低能碎裂以及基于 SMM 的多碎裂。
• 与 FRAGM（在 Be 靶上的碳碎裂）和 FIRST/GSI（在 Au 上的碳）实验数据，以及与 BC 和 INCL 模型进行比较。
• 分析包括双微分截面、角分布，以及随动量变化的介子产额及其比值。

Fig. 1: Differential cross sections $d^{2}\sigma/(dpd\Omega)$ of the light nuclei yield at 12 C fragmentation with energies of 300 and 600 MeV/nucleon PaperFRAGMData1 ; PaperFRAGMData2 in comparison with the predictions of four models of nucleus-nucleus interactions.

实验结果

研究问题

• RQ1 DCM-QGSM-SMM 是否能够准确描述从 300 MeV/nucleon 到若干 GeV/nucleon 的碳碎裂中轻碎片产额与动量分布？
• RQ2 在再现中等能量下的微分截面和角分布方面，DCM-QGSM-SMM 与 BC 和 INCL 模型相比表现如何？
• RQ3 模型是否能够再现带电介子光谱以及 pi−/pi+ 比值，包括与库仑相关的效应，在中等能量下？
• RQ4 模型对碎裂的预测准确度是否可扩展到 heavier targets 和 heavier fragments beyond light species？

主要发现

• DCM-QGSM-SMM 提供的预测能够较好地再现轻碎片和质子的动量分布，尤其在较低能量时，与 FRAGM 数据在若干方面一致。
• 该模型能够在较小角度下捕捉轻碎片（如 p、2H、3He）的积分产额，对 950 MeV/nucleon 时 2H 和 3He 的低估可能由于角度依赖性。
• 在 3.2 GeV/nucleon 时，BC 最符合 pi− 光谱，而 DCM-QGSM-SMM 在高达 2.5 GeV/c 时亦能令人满意地描述；所有模型在各动量区间的 pi−/pi+ 比均接近单位量级，低动量处模型趋势提示库仑效应。
• 在 Au 目标上的轻碎片角分布（FIRST/GSI 数据）与 DCM-QGSM 和 DCM-QGSM-SMM 的一致性良好，得益于模型处理重靶标时不受质量数限制。
• 将测试扩展到较低能量（低至 300 MeV/nucleon）显示出与专门用于中等能量的模型相当的准确性，表明 DCM-QGSM-SMM 在碎裂研究中的广泛适用性。
• DCM-QGSM 与 DCM-QGSM-SMM 在轻碎片上的差异很小，因为来自费米解体和 SMM 的结果相近。

Fig. 2: Differential cross sections d $\sigma$ /d $\Omega$ of the light nuclei yield at 12 C fragmentation as function of the incident nucleus energy ( a ) - ( c ), as well as angular distributions for protons ( d ) and 3 He ( e ) at 12 C fragmentation with energy $T_{0}$ = 950 MeV/nucleon. The angu