自由电子费米气体模型_金属自由电子气体模型

2024-12-1106:38:26创业资讯1

先前的科研工作通过分析A≈45-209原子核上的α粒性散射及诱导反应,且在能量≤50 MeV时确立了α粒子光学模型势(OMP)。近来,这一模型被证实可以用于描述A至60范围内质数所激发的原子核α发射。此成果不仅丰富了物理学及聚变技术的理论储备,也为我们提供了一个解决α-发射与吸收的谜团之备选方案。

进一步的研究发现,当考虑直接反应(DR)在常规的Hauser-Feshbach (HF)与预平衡排放(PE)模型之外的作用时,α-发射的现象得以更全面的解释。例如,55、57、58Fe等激发核在巨大四极共振(GQR)能量下的α发射截面的测量,除了常规的HF+PE结果外,也有类似的GQR分量贡献。虽然早先的α发射分析主要依赖于Fe、Co、Cu和Zn核上(n, α)反应低能态的最新数据,但在58、60、61ni等中子激发核GQR能量附近的新数据也引发了类似的关注。

中子诱导反应在59Co及稳定镍同位素上的α-发射(能量高达20 MeV)亦是早期研究的重点。使用OMP描述中子诱导反应中的α粒子发射与入射α粒子的电位有明显的预测关系。但(n, α)反应数据存在高估现象。后续的实验和理论进展,特别是涉及58、60ni等中子入射更丰富的核的研究,指出了α-发射洞察仍存在的问题。

在模型分析中,我们使用了相同的核模型、代码和方法。例如,对于典型的直接非弹性散射截面,当入射能量为2-7 MeV时,58、60ni上的中子反应截面有所增长,然后在能量为~ 25 MeV时略有下降。这些计算结果为理解核反应提供了重要的参考。

表1给出了本工作所涉及的所有原子核的后移费米气体(BSFG)模型的低能级和核能级密度(NLD)参数。这些参数在HF计算中被用来说明对计算得到的截面不确定带的影响。而表2则展示了Koning和Delaroche的中子OMP的全球参数集,其能量相关几何参数很好地描述了中子总截面的最小值。

对于质子诱导反应的HF分析,我们采用了Koning和Delaroche的质子OMP,并发现其在低于~ 6 MeV的入射能量下,导致(p, γ)数据低于(p, n)反应有效阈值的低估≥50%,而在4 MeV附近的(p, n)数据则被高估≥50%。这表明质子OMP对计算出的(p, γ)截面有重要影响。

接下来,我们将展示使用上述一致参数集对Ni稳定同位素上的中子诱导反应的测量截面的模型分析。我们特别关注最近的数据,旨在确定α粒子OMP对α粒子发射的解释,同时也适当描述了所有竞争反应通道。最轻的稳定Ni同位素的(n, p)反应的大截面与半魔法核54Fe的情况类似,为质子OMP提供了有用的检验。

在处理(n, α)反应时,我们注意到拾取作用在低能级上的影响。对于稳定的镍同位素上的(n, α)反应,尚未测量到从拾取过程中发出的α粒子的角度分布。我们进行了基于观察者质子对光谱因子的拾取(n, α)截面计算。通过角分布分析,我们可以得到更多关于拾取机制重要性的信息。

我们通过综合分析各种核反应数据和模型,不仅验证了α粒子OMP的有效性,也揭示了核反应中存在的未知和待解决的问题。这为进一步研究核物理、物理学及聚变技术提供了宝贵的线索。

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