基本信息
- 项目名称：
- 三维核素图的制作
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 数理
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 核反应大量研究是通过计算机模拟的。现在可以计算出大量的核反应数据，但却不能把这些数据转换为可视化实验过程，这就对研究造成了困难。据了解，国内外至今没有一个合适的三维演示工具。该动画实现这个功能。我们全部利用3dsMAXScript编写程序，整个程序有3000多行，自动获知大量数据文本，模拟过程科学可靠。数据来源于UrQMD模型在Cluster运算器上计算结果，然后将计算的数据直接3dsMAX连接。
- 详细介绍：
- 我们的动画历时一年，是全部利用了3dsMAXScript编写程序，整个程序共有3000多行，自动地获知大量的核反应计算数据文本，动态模拟出实验过程，科学可靠。3dsMAXScript的学习较为困难，这方面的学习资料很少，国内对这种语言精通的人几乎没有，这就对我们的工作造成了很大的困难。 我们的数据是来源于UrQMD输运模型在Cluster运算服务器上计算结果，运用UrQMD输运模型的时候我们采用了Visual Fortran 6.5这种语言，Cluster运算服务器的链接我们采用了Linux语言，然后将服务器上取得的相关文本数据直接3dsMAX连接，绘制动态的三维核素图。 核反应的整个过程神秘危险，不可见。我们只能通过老师和课本上的描述知道核反应的过程；而在科研中核反应的发生需要大量的人力物力财力，中国最有名的加速器分别在北京和上海，所以对核反应的研究都是通过计算机模拟的。现阶段我们已经可以通过计算机模拟出大量的核反应计算数据，但却不能把这些大量的数据转换为可视化实验过程，这就对研究造成了一定的困难。据了解，国内外至今没有一个相关的三维动画演示辅助工具。我们的动画就可以实现这个功能。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 目的：将中高能核碰撞后的碎片演化情况通过一个可视化的“核素图”的形式呈现出来。 基本思路：通过连接著名的UrQMD微观非平衡动力学输运模型，通过计算机计算出大量的原子核碰撞数据。借助“核素图”的概念，利用3DSMAXScript编写程序，将服务器上取得的相关文本数据直接3DSMAX连接。这是一个基于3ds max平台上动态获知大量数据，给出这些受激的核的某些物理特性的智能化过程。
科学性、先进性及独特之处
- 科学性：根据UrQMD微观非平衡动力学输运模型输出数据的客观性，计算出可靠的数据。 先进性：在中低能区的核反应中，人们普遍关心原子核的多重碎裂问题。这对于核反应技术和宇宙早期核物质的形成将会有极大的启示。我们的动画将对这方面的研究作出一定的贡献。 独特之处:之前的相关研究都是对激发块数据的分析研究，国内外至今没有一个相关的合适的三维动画的演示工具。
应用价值和现实意义
- 应用价值：这是业内十分需要的可视化软件。它具有良好的应用前景和价值。 现实意义：对于处于激发状的核素的研究，国内外至今没有一个相关的合适的三维动画的演示工具。三维核素图清楚地反映了处于非稳定态的原子核的物理性质状态，相比现在常用的二维核素图有了很大扩展，具有很重要的现实意义。
学术论文摘要
- 通过UrQMD模型，我们可以得到任意反应时刻的出射粒子数、各粒子的质量、自旋、电荷等物理信息。本文中所研究的是中低能的核－核碰撞，选择该能区的一个重要原因是入射能量相对较低，很少有介子和重子共振态产生，方便我们研究正常的核碎片。 每次事件，其碰撞的结束时间设为150 fm/c，并在之前的每个fm/c 时间间隔内输出此时的碎片信息（较小的间隔能使动画的变化更为平滑细腻）。 我们的3DSMAX动画借助“核素图”的概念，使激发的“块”随时间演化的过程可视化。所以首先我们在3DSMAXScript的程序中先建立了一个坐标系，其中x轴为中子数，y轴为质子数,z轴可以为产额、能量等，然后建立单位体积的长方体，长方体的高度变化代表一种核素产额、能量等随时间的演化。我们就把利用UrQMD计算出来的碎片数据直接通过3DSMAXScript程序导入到3DSMAX中。在3DSMAX中750帧相当于25秒，所以我们将碰撞过程分别设为每1fm/c为30帧,即视频中的1秒即代表1fm/c，这样增加了视频的可读性。
获奖情况
- 湖州师范学院第一届挑战杯特等奖
鉴定结果
- 已核实，该申报内容属实。
参考文献
- [1]Bass S A, Belkacem M, Bleicher M, et al. et al. Prog Part Nucl Phys, 1998, 41: 255. [2]Bleicher M, Zabrodin E, Spieles C, et al. J Phys G: Nucl Part Phys, 1999, 25: 1859. [3]Bratkovskaya E L, Bleicher M, Reiter M, et al. Phys Rev, 2004, C69: 054907. [4]Petersen H, Bleicher M, Bass S A, et al. ArXiv:0805.0567 [hep-ph], 2008. [5]Mitrovski M, Schuster T, Graf G, et al. Phys Rev, 2009, C79: 044901. [6]Li Q F, Li Z X, Soff S, et al. J Phys G: Nucl Part Phys, 2006, 32 151. [7]Yuan Y, Li Q F, Li Z X, et al. Phys Rev, 2010, C81: 034913. Erratum ibid. C81: 069901(E). [8] Qingfeng li,Jan Steinheimer,Hannah Petersen ,Marcus Bleicher,Horst Stöcker，Effects of phase transition on HBT correlations in an integrated Bolttmann + hydrodynamics approach[J]，Physics letter B，674(P111-116) [9]王华，3dsMAXScript脚本完全学习手册，兵器工业出版社，2006年9月第一版
同类课题研究水平概述
- 二维核素图系统最初由乔治·菲亚在1935年发表，由埃米里奥·赛格雷在1945年扩编。1958年，沃尔特·希尔曼·埃格伯特和葛达·芬尼发表了卡尔斯鲁厄核素图的第一版，而第七版在2006年推出。现在已有各种核素图中，流行范围最广的是其中四个：卡尔斯鲁厄核素图、斯特拉斯堡大学核素图、日本原子力研究所核素图、诺尔原子能实验室核素图。现阶段国内外的二维核素图制作已经相当普遍，但至今没有一种合适的三维核素图。 在中低能区的核反应中，人们普遍关心原子核的多重碎裂问题。一方面，这些碎片的产生决定于之前核碰撞的非平衡动力学过程，另一方面，这些反应后的碎片有较长时间处于激发状态，还不是基态核素，对于宇宙早期核物质的形成将会有极大的启示，因此它们的性质研究也是十分重要的。我们的动画将对这方面的研究作出一定的贡献。 但之前的相关研究都是对激发块数据的分析研究，国内外至今没有一个相关的合适的三维动画的演示工具。 2011年3月，日本福岛核电站发生严重核泄漏事故，放射性物质如碘和铯等的泄漏成为大家关注的焦点，而我们的动画就可以根据核电站核反应的能量以及核素的种类，动态模拟出该种核素在特定的能量碰撞后激发的物质的各项物理特性随时间演化的情况。对其研究结论的得出以及人们对于核反应的理解，给予一定帮助。
