重離子熔合反應是核物理界非常關(guān)心的熱點(diǎn)問(wèn)題之一，人們對于熔合機制，也就是兩個(gè)原子核究竟怎樣熔合成一個(gè)核這個(gè)問(wèn)題，進(jìn)行不斷地探索，提出了各種不同的理論模型來(lái)描述熔合過(guò)程。這塊兒先強調一下這兒討論的熔合反應是重離子熔合，與核天體里面的輕粒子之間的熔合或者稱(chēng)聚變反應譬如（H燃燒過(guò)程）不同。重離子熔合有幾個(gè)大家非常關(guān)心的問(wèn)題：1）原子核之間的庫侖位壘。兩個(gè)原子核由于質(zhì)子之間的庫侖排斥，所以?xún)蓚�(gè)核要想靠近熔合，首先需要克服庫侖勢壘。實(shí)驗上需要用重離子加速器把彈核加速，使質(zhì)心系入射動(dòng)能接近庫侖勢壘，這樣兩個(gè)核才有可能熔合。庫侖勢壘基本上由兩部分組成，庫侖相互作用+核相互作用。前者很清楚而后者非常不清楚，而且特別是原子核的變形、核子轉移等其他自由度會(huì )導致計算出來(lái)的庫侖勢壘有較大的不確定性，所以計算庫侖勢壘目前依然還需要人們研究。不過(guò)，人們從實(shí)驗上測量出來(lái)的熔合激發(fā)函數以及背角準彈散射截面，可以給出庫侖勢壘高度的信息。2） 最難處理也最不清楚的問(wèn)題是兩個(gè)原子核克服庫侖勢壘以后怎么繼續演化。 由于反應過(guò)程極其短暫，時(shí)間約10-20s，探測器沒(méi)法直接觀(guān)察，只能從最后測量出來(lái)的反應截面來(lái)推測（有點(diǎn)瞎子摸象的味道）。人們提出了幾種想象出來(lái)的可能熔合過(guò)程：一種將原子核看成液滴，因為液滴模型在描述原子核質(zhì)量等方面還是比較成功的，所以將兩個(gè)原子核熔合過(guò)程看成兩個(gè)液滴的接觸、形成頸部、然后由一個(gè)變形的核逐漸演化成球形復合核的過(guò)程，見(jiàn)下圖1）；另外一種截然不同的看法是，認為兩個(gè)原子核接觸以后，各自依然能較好地保持獨立，彼此之間可以相互交換核子，熔合的過(guò)程其實(shí)是一系列的核子轉移過(guò)程，參看下面的圖2）
這兩個(gè)模型相互打架打了很長(cháng)時(shí)間。前者對于中重核熔合過(guò)程描述挺成功的，后者主要之描述重核熔合特別是重的對稱(chēng)體系熔合。為了了解可能的比較真實(shí)的熔合過(guò)程，一些微觀(guān)的動(dòng)力學(xué)模型譬如時(shí)間依賴(lài)的Hartree-Fock (TDHF)以及量子分子動(dòng)力學(xué)模型也對熔合過(guò)程進(jìn)行了一些研究。從一些計算結果看，改進(jìn)的量子分子動(dòng)力學(xué)模型（ImQMD）給出來(lái)的結果和TDHF的比較靠近。為了更直觀(guān)的了解熔合過(guò)程，這塊兒給出ImQMD模型對重離子熔合的模擬結果，下面這個(gè)圖（點(diǎn)擊圖片可以看得更清楚一些）是模擬40Ca+40Ca在入射能量略高于庫侖勢壘時(shí)的密度時(shí)間演化：
可以看出，兩個(gè)Ca原子核熔合過(guò)程還真是象兩灘水合成為一灘水的過(guò)程。最后的復合體系靠近球形，因為球形的表面最小。但是對于比較重的熔合體系，譬如Sn+Te，熔合過(guò)程和輕體系明顯不同，見(jiàn)下圖
可以看出重體系不像輕體系，接觸上了以后很容易就向球形演化，重體系在兩個(gè)核接觸以后依然很難靠近，有再次分開(kāi)（所謂的準裂變）的傾向。而對于彈靶不對稱(chēng)情況，我們比較了Ca+Pb的結果，這個(gè)體系和上面那個(gè)Sn+Te體系總的質(zhì)子數和中子數是一樣的，只是這個(gè)反應是一大一小來(lái)碰撞，結果見(jiàn)下圖。
可以看出，對于彈靶不對稱(chēng)體系，似乎更容易向球形復合核演化。對于Ca+Pb的密度時(shí)間演化，ImQMD的結果與TDHF的結果很相似（參看Prof. Hofmann報告中的動(dòng)畫(huà)）。
從上面幾個(gè)動(dòng)畫(huà)可以初步看出，重的熔合系統和輕的熔合系統還是有很大的差別，重的體系很難向球形核演化，絕大部分的幾率是接觸以后再次分開(kāi)，真正走到復合核的幾率非常小，這也是超重核難以形成的一個(gè)原因。更詳細的介紹參看Phys. Rev. C 81 (2010) 044602。
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