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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 三維核素圖的制作
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 數(shù)理
- 簡(jiǎn)介：
- 核反應(yīng)大量研究是通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬的。現(xiàn)在可以計(jì)算出大量的核反應(yīng)數(shù)據(jù)，但卻不能把這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為可視化實(shí)驗(yàn)過(guò)程，這就對(duì)研究造成了困難。據(jù)了解，國(guó)內(nèi)外至今沒(méi)有一個(gè)合適的三維演示工具。該動(dòng)畫(huà)實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能。我們?nèi)坷?dsMAXScript編寫(xiě)程序，整個(gè)程序有3000多行，自動(dòng)獲知大量數(shù)據(jù)文本，模擬過(guò)程科學(xué)可靠。數(shù)據(jù)來(lái)源于UrQMD模型在Cluster運(yùn)算器上計(jì)算結(jié)果，然后將計(jì)算的數(shù)據(jù)直接3dsMAX連接。
- 詳細(xì)介紹：
- 我們的動(dòng)畫(huà)歷時(shí)一年，是全部利用了3dsMAXScript編寫(xiě)程序，整個(gè)程序共有3000多行，自動(dòng)地獲知大量的核反應(yīng)計(jì)算數(shù)據(jù)文本，動(dòng)態(tài)模擬出實(shí)驗(yàn)過(guò)程，科學(xué)可靠。3dsMAXScript的學(xué)習(xí)較為困難，這方面的學(xué)習(xí)資料很少，國(guó)內(nèi)對(duì)這種語(yǔ)言精通的人幾乎沒(méi)有，這就對(duì)我們的工作造成了很大的困難。 我們的數(shù)據(jù)是來(lái)源于UrQMD輸運(yùn)模型在Cluster運(yùn)算服務(wù)器上計(jì)算結(jié)果，運(yùn)用UrQMD輸運(yùn)模型的時(shí)候我們采用了Visual Fortran 6.5這種語(yǔ)言，Cluster運(yùn)算服務(wù)器的鏈接我們采用了Linux語(yǔ)言，然后將服務(wù)器上取得的相關(guān)文本數(shù)據(jù)直接3dsMAX連接，繪制動(dòng)態(tài)的三維核素圖。 核反應(yīng)的整個(gè)過(guò)程神秘危險(xiǎn)，不可見(jiàn)。我們只能通過(guò)老師和課本上的描述知道核反應(yīng)的過(guò)程；而在科研中核反應(yīng)的發(fā)生需要大量的人力物力財(cái)力，中國(guó)最有名的加速器分別在北京和上海，所以對(duì)核反應(yīng)的研究都是通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬的?，F(xiàn)階段我們已經(jīng)可以通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬出大量的核反應(yīng)計(jì)算數(shù)據(jù)，但卻不能把這些大量的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為可視化實(shí)驗(yàn)過(guò)程，這就對(duì)研究造成了一定的困難。據(jù)了解，國(guó)內(nèi)外至今沒(méi)有一個(gè)相關(guān)的三維動(dòng)畫(huà)演示輔助工具。我們的動(dòng)畫(huà)就可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能。
作品圖片
作品專業(yè)信息
撰寫(xiě)目的和基本思路
- 目的：將中高能核碰撞后的碎片演化情況通過(guò)一個(gè)可視化的“核素圖”的形式呈現(xiàn)出來(lái)。 基本思路：通過(guò)連接著名的UrQMD微觀非平衡動(dòng)力學(xué)輸運(yùn)模型，通過(guò)計(jì)算機(jī)計(jì)算出大量的原子核碰撞數(shù)據(jù)。借助“核素圖”的概念，利用3DSMAXScript編寫(xiě)程序，將服務(wù)器上取得的相關(guān)文本數(shù)據(jù)直接3DSMAX連接。這是一個(gè)基于3ds max平臺(tái)上動(dòng)態(tài)獲知大量數(shù)據(jù)，給出這些受激的核的某些物理特性的智能化過(guò)程。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 科學(xué)性：根據(jù)UrQMD微觀非平衡動(dòng)力學(xué)輸運(yùn)模型輸出數(shù)據(jù)的客觀性，計(jì)算出可靠的數(shù)據(jù)。 先進(jìn)性：在中低能區(qū)的核反應(yīng)中，人們普遍關(guān)心原子核的多重碎裂問(wèn)題。這對(duì)于核反應(yīng)技術(shù)和宇宙早期核物質(zhì)的形成將會(huì)有極大的啟示。我們的動(dòng)畫(huà)將對(duì)這方面的研究作出一定的貢獻(xiàn)。 獨(dú)特之處:之前的相關(guān)研究都是對(duì)激發(fā)塊數(shù)據(jù)的分析研究，國(guó)內(nèi)外至今沒(méi)有一個(gè)相關(guān)的合適的三維動(dòng)畫(huà)的演示工具。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 應(yīng)用價(jià)值：這是業(yè)內(nèi)十分需要的可視化軟件。它具有良好的應(yīng)用前景和價(jià)值。 現(xiàn)實(shí)意義：對(duì)于處于激發(fā)狀的核素的研究，國(guó)內(nèi)外至今沒(méi)有一個(gè)相關(guān)的合適的三維動(dòng)畫(huà)的演示工具。三維核素圖清楚地反映了處于非穩(wěn)定態(tài)的原子核的物理性質(zhì)狀態(tài)，相比現(xiàn)在常用的二維核素圖有了很大擴(kuò)展，具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 通過(guò)UrQMD模型，我們可以得到任意反應(yīng)時(shí)刻的出射粒子數(shù)、各粒子的質(zhì)量、自旋、電荷等物理信息。本文中所研究的是中低能的核－核碰撞，選擇該能區(qū)的一個(gè)重要原因是入射能量相對(duì)較低，很少有介子和重子共振態(tài)產(chǎn)生，方便我們研究正常的核碎片。 每次事件，其碰撞的結(jié)束時(shí)間設(shè)為150 fm/c，并在之前的每個(gè)fm/c 時(shí)間間隔內(nèi)輸出此時(shí)的碎片信息（較小的間隔能使動(dòng)畫(huà)的變化更為平滑細(xì)膩）。 我們的3DSMAX動(dòng)畫(huà)借助“核素圖”的概念，使激發(fā)的“塊”隨時(shí)間演化的過(guò)程可視化。所以首先我們?cè)?DSMAXScript的程序中先建立了一個(gè)坐標(biāo)系，其中x軸為中子數(shù)，y軸為質(zhì)子數(shù),z軸可以為產(chǎn)額、能量等，然后建立單位體積的長(zhǎng)方體，長(zhǎng)方體的高度變化代表一種核素產(chǎn)額、能量等隨時(shí)間的演化。我們就把利用UrQMD計(jì)算出來(lái)的碎片數(shù)據(jù)直接通過(guò)3DSMAXScript程序?qū)氲?DSMAX中。在3DSMAX中750幀相當(dāng)于25秒，所以我們將碰撞過(guò)程分別設(shè)為每1fm/c為30幀,即視頻中的1秒即代表1fm/c，這樣增加了視頻的可讀性。
獲獎(jiǎng)情況
- 湖州師范學(xué)院第一屆挑戰(zhàn)杯特等獎(jiǎng)
鑒定結(jié)果
- 已核實(shí)，該申報(bào)內(nèi)容屬實(shí)。
參考文獻(xiàn)
- [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 St?cker，Effects of phase transition on HBT correlations in an integrated Bolttmann + hydrodynamics approach[J]，Physics letter B，674(P111-116) [9]王華，3dsMAXScript腳本完全學(xué)習(xí)手冊(cè)，兵器工業(yè)出版社，2006年9月第一版
同類課題研究水平概述
- 二維核素圖系統(tǒng)最初由喬治·菲亞在1935年發(fā)表，由埃米里奧·賽格雷在1945年擴(kuò)編。1958年，沃爾特·希爾曼·埃格伯特和葛達(dá)·芬尼發(fā)表了卡爾斯魯厄核素圖的第一版，而第七版在2006年推出?，F(xiàn)在已有各種核素圖中，流行范圍最廣的是其中四個(gè)：卡爾斯魯厄核素圖、斯特拉斯堡大學(xué)核素圖、日本原子力研究所核素圖、諾爾原子能實(shí)驗(yàn)室核素圖?，F(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外的二維核素圖制作已經(jīng)相當(dāng)普遍，但至今沒(méi)有一種合適的三維核素圖。 在中低能區(qū)的核反應(yīng)中，人們普遍關(guān)心原子核的多重碎裂問(wèn)題。一方面，這些碎片的產(chǎn)生決定于之前核碰撞的非平衡動(dòng)力學(xué)過(guò)程，另一方面，這些反應(yīng)后的碎片有較長(zhǎng)時(shí)間處于激發(fā)狀態(tài)，還不是基態(tài)核素，對(duì)于宇宙早期核物質(zhì)的形成將會(huì)有極大的啟示，因此它們的性質(zhì)研究也是十分重要的。我們的動(dòng)畫(huà)將對(duì)這方面的研究作出一定的貢獻(xiàn)。 但之前的相關(guān)研究都是對(duì)激發(fā)塊數(shù)據(jù)的分析研究，國(guó)內(nèi)外至今沒(méi)有一個(gè)相關(guān)的合適的三維動(dòng)畫(huà)的演示工具。 2011年3月，日本福島核電站發(fā)生嚴(yán)重核泄漏事故，放射性物質(zhì)如碘和銫等的泄漏成為大家關(guān)注的焦點(diǎn)，而我們的動(dòng)畫(huà)就可以根據(jù)核電站核反應(yīng)的能量以及核素的種類，動(dòng)態(tài)模擬出該種核素在特定的能量碰撞后激發(fā)的物質(zhì)的各項(xiàng)物理特性隨時(shí)間演化的情況。對(duì)其研究結(jié)論的得出以及人們對(duì)于核反應(yīng)的理解，給予一定幫助。
