Extended molecular dynamics studies of low energy O-16 + O-16 fusion reactions

Abstract

The Antisymmetrized Molecular Dynamics (AMD), AMD model with a diffusion process (AMD-V) and Extended Quantum Molecular Dynamics (EQMD) models are applied to low energy fusion reaction to examine the validity of these models in the low energy domain. The calculated fusion cross sections for O-16 + O-16 from 35 MeV to 140 MeV are compared with experimental cross sections. It is shown that EQMD reproduces about 80 to 90 percent of the experimental fusion cross sections at lower energies and almost 100 percent above 100 MeV. The discrepancy at 35 MeV and 45 MeV may be caused by the fact that the root mean square radius of the initial O-16 nucleus is about 10 percent smaller than that of the experimental values. AMD-V with the SKG2 (Skyrme Gogny-2) force reproduces the cross sections as well except at the low energy end. Although AMD-V with the Gogny force worked best for Ca-40 + Ca-40, it seems to have a problem in that the Pauli blocking suppresses the nucleon-nucleon collisions too much in the energy range studied here. It is also shown that the incorporation of the diffusion process is very important to describe the reactions in the low energy domain.

反対称化分子動力学(AMD)モデル、拡散過程付AMDモデル(AMD-V)および拡張量子分子動力学(EQMD)モデルを低エネルギー融合反応に適用し、低エネルギー領域におけるこれらのモデルの有用性を検討した。O-16+O-16の融合断面積計算と実験を35?140MeVの範囲で比較した。EQMDの結果は低エネルギー域の実験値の80?90%であり、100MeV以上の領域ではほぼ100%の値を再現した。35MeVと45MeVにおける差違は、初期のO-16核の根自乗平均半径が実験値よりも約10%小さいという事実によるものかも知れない。SKG2(Skyrme Gogny-2)力のAMD-Vは低エネルギー端を除いて、断面積を良く再現した。Gogny力のAMD-VはCa-40+Ca-40反応の場合に最も良く適合するが、ここで検討しているエネルギー領域ではパウリブロッキングが核子-核子衝突を非常に強く抑制するという問題を持つようである。低エネルギー領域における反応を記述するためには、拡散過程を取り入れることが非常に重要であることもわかった。