[论文解读] The $^{136}$Xe + $^{208}$Pb reaction: A test of models of multi-nucleon transfer reactions

J. S. Barrett, R. Yáñez+12 more|arXiv (Cornell University)|May 1, 2015

Nuclear physics research studies参考文献 2被引用 3

一句话总结

本研究利用Gammasphere和离线伽马射线谱学，在质心系能量为450 MeV的136Xe + 208Pb反应中测量了射弹类和靶类碎片的产额，提供了全面的数据集以检验多核子转移模型。Zagrebaev-Greiner模型正确预测了ΔZ = -8至+2范围内靶后转移截面的大小和峰值位置，但对富含中子的N=126核素的预测高估了两个数量级，并且在ΔZ = +4时预测的最大值比实验结果少了四个中子。

ABSTRACT

The yields of over 200 projectile-like fragments (PLFs) and target-like fragments (TLFs) from the interaction of (E$_{c.m.}$=450 MeV) $^{136}$Xe with a thick target of $^{208}$Pb were measured using Gammasphere and off-line $γ$-ray spectroscopy, giving a comprehensive picture of the production cross sections in this reaction.The measured yields were compared to predictions of the GRAZING model and the predictions of Zagrebaev and Greiner using a quantitative metric, the theory evaluation factor, {\bf tef}. The GRAZING model predictions are adequate for describing the yields of nuclei near the target or projectile but grossly underestimate the yields of all other products. The predictions of Zagrebaev and Greiner correctly describe the magnitude and maxima of the observed TLF transfer cross sections for a wide range of transfers ($Δ$Z = -8 to $Δ$Z = +2). However for $Δ$Z =+4, the observed position of the maximum in the distribution is four neutrons richer than the predicted maximum. The predicted yields of the neutron-rich N=126 nuclei exceed the measured values by two orders of magnitude. Correlations between TLF and PLF yields are discussed.

研究动机与目标

• 测量136Xe + 208Pb反应中超过200个射弹类和靶类碎片在E c.m. = 450 MeV下的生成截面。
• 检验GRAZING半经典模型和Zagrebaev-Greiner量子模型在多核子转移反应中的预测能力。
• 评估壳效应以及融合-裂变竞争在产生208Pb附近富含中子核素中的作用。
• 解决理论预测与实验数据之间的差异，特别是针对N=126核素和同位素分布的问题。

提出的方法

• 在E c.m. = 450 MeV下，使用厚208Pb靶和136Xe束进行重离子碰撞。
• 通过Gammasphere和离线伽马射线谱学测量碎片产额，以识别和量化同位素。
• 应用理论评估因子（tef）对实验产额与模型预测进行定量比较。
• 使用GRAZING代码通过经典轨迹和量子转移概率模拟多核子转移。
• 采用Zagrebaev-Greiner模型，该模型结合了壳效应，并预测在近头对头碰撞中的净粒子转移。
• 分析碎片的质量和电荷分布，包括TLF和PLF，并与理论预测进行比较。

实验结果

研究问题

• RQ1 GRAZING和Zagrebaev-Greiner模型在136Xe + 208Pb反应中对射弹类和靶类碎片实测产额的预测能力如何？
• RQ2 在N=126附近壳效应在多核子转移反应中对转移产物同位素分布的影响程度如何？
• RQ3 为何富含中子的N=126核素（如202 Os、204 Po）的实验产额显著偏离理论预测？
• RQ4 对于ΔZ = +4，TLF产额分布的预测峰值位置是否与观测到的最大值一致？若不一致，其在中子数上偏移了多少？
• RQ5 在预测靶后与靶下碎片方面是否存在系统性偏差？这些偏差对模型假设意味着什么？

主要发现

• GRAZING模型对射弹（136Xe）和靶（208Pb）附近的产额预测合理，但对其他所有碎片的产额预测严重偏低。
• Zagrebaev-Greiner模型正确预测了ΔZ = -8至+2范围内TLF转移截面的大小和峰值位置，但对ΔZ = +4的预测最大值比实验结果少了四个中子。
• 该模型对富含中子的N=126核素的产额预测高估了约两个数量级，其中202 Os和204 Po的产额预测远高于实际观测值。
• 对于208Po，实测截面为5.02 ± 1.0 μb，而Zagrebaev-Greiner模型的预测值高出约2.5倍。
• TLF与PLF产额之间的相关性表明，最可能的转移通道符合多步、顺序的核子交换过程，而非直接的融合-裂变过程。
• 次级产物的质量分布与E c.m. = 423–526 MeV下的Kozulin数据高度一致，支持了实验设置和分析方法的有效性。