光学模型
核反应中粒子碰撞的复数势阱模型
光学模型通过引入复数形式的平均场势阱描述入射粒子与靶核的相互作用,其中势场实部表征粒子反射与折射效应,虚部对应靶核对入射粒子的吸收过程。该模型突破传统势阱假设局限,基于薛定谔方程构建透射系数等物理量,定量解释散射截面、弹性散射角分布等实验现象。在球形靶核研究中取得显著成功,但对非弹性散射及吸收后的核内过程需结合其他理论模型补充描述。微观光学势研究进一步揭示了稳定核与非稳定核体系散射机制的差异。
理论框架
入射粒子与靶核的相互作用被等效为复数势阱(r) = V_R(r) + iV_I(r)$,其中实部$描述弹性散射(反射与折射),虚部$表征非弹性散射导致的粒子吸收。该模型将靶核视为半透明介质,通过调节复数势参数可模拟不同核反应条件下的平均场效应。
基于这一假设,当入射粒子动能接近势垒高度时,实部势场主导的折射效应导致弹性散射角分布呈现典型衍射峰;而虚部势场引起的吸收效应则直接影响反应总截面的数值大小。
数学处理
通过求解含复势的定态薛定谔方程:$$$$。
在参数化处理中,Woods-Saxon势常被用作实部的基础形式:$$$$其中$为势阱深度,$为核半径参数,$表征势场分布的弥散程度。
应用与局限性
该模型成功解释的物理现象包括:
但对以下场景存在理论限制:
实验数据拟合表明,球形核体系的弹性散射角分布预测误差可控制在15%以内,但对吸收主导的反应过程(如熔合反应),模型预测能力显著下降。
微观光学势研究
基于Dirac-Brueckner-Hartree-Fock理论框架发展的微观光学势,通过折叠模型计算获得复数势场:
典型计算结果对比显示:
这类研究揭示了晕核体系因弱束缚特性导致的特殊散射机制,为放射性束流实验提供理论支撑。但现有方法仍面临非弹性道贡献计算不完整、密度泛函选择敏感性等问题。
参考资料
光学模型.中国百科.2023-04-12
最新修订时间:2025-10-19 11:26
目录
概述
理论框架
数学处理
参考资料