Ambiguities in the calculation of hard-photon production in different estimates of the collision integral

Summary

We point out some ambiguities in numerical simulations of intermediate-energy heavy-ion collisions, as far as hard-photon production is concerned. This emission process involves edges of available phase space; therefore it is quite sensitive to the particular approximate solution of the Landau-Vlasov (or VUU, BUU) equation qhich is considered for simulating reaction. We have analysed convergency of solutions as a function of the numerical accuracy defined by the number of test-pseudoparticles, the time step and the approximations for estimating the collision integral. Differences between previously published parallel ensemble calculation (BUU-VUU) and our Landau-Vlasov results are attributed to the presence of the nonlinearity in the collision integral. We show also what is the role of the Coulomb and mean-field interaction and of the nuclear surface upon the hard-photon component of the gamma spectra. A comparison with some available experimental data shows that the gamma yields calculated from our approximate solutions are smaller than the data forE _γ ≥ 100 MeV. On the other hand, comparison with experimental data around 100 MeV/u, where Pauli blocking is reduced, is shown to be very satisfactory in our approach.

Riassunto

Dimostriamo l’esistenza di alcune ambiguità nelle simulazioni numeriche delle collisioni tra ioni pesanti, riguardanti la produzione di fotoni duri. Questo processo di emissione coinvolge gli orli dello spazio delle fasi disponibile perciò è molto sensibile alla soluzione approssimata dell’equazione di Landau-Vlasov (o VUU, BUU) che viene considerata per simulare la reazione. Noi abbiamo analizzato la convergenza delle soluzioni in funzione dell’accuratezza numerica definita dal numero di particelle test, l’intervallo di tempo e le approssimazioni fatte per stimare l’integrale di collisione. Differenze tra calcoli precedentemente publicati di insiemi in parallelo (BUU-VUU) e i nostri risultati Landau-Vlasov sono attribuite alla presenza di non linearità nell’integrale di collisione. Noi mostriamo anche qual’è il ruolo del campo medio e del campo Coulombiano e della superficie nucleare per quanto riguarda la componente di alta energia dello spettro dei gamma. Un confronto con alcuni dati sperimentali disponibili mostra che la resa di gamma calcolata sottostima i dati perE _γ≥100 MeV. D’altra parte, un confronto con i dati ad energie del fascio di circa 100 MeV/u, dove il principio di Pauli non gioca un ruolo importante, è molto soddisfacente nel nostro approccio.

Резюме

Мы отмечаем некоторые неоднозначности при численном моделировании столкновений тяжелых ионов при промежуточных энергиях, которые касаются рождения жестких фотонов. Процесс излучения включает края фазового пространства, поэтому этот процесс очень чувствителен к приближенному решению уравнения Ландау-Власова, которое рассматривается для моделирования реакции. Мы анализируем сходимость решения в зависимости от точности, определяемой числом пробных псевдочастиц, шага по времени и приближений, используемых для интеграла столкновений. Различия между ранее опубликованными вычислениями и нашими результатами на основе уравнения Ландау-Власова приписываются наличию нелинейности в интеграле столкновений. Мы также показываем, что различия обусловлены влиянием кулоновского взаимодействия и взаимодействия среднего поля и влиянием ядерной поверхности на. жесткую фотонную компоненту гамма-спектров. Сравнение с имеющимися экспериментальными данными показывает, что вычисленный нами гамма-выход оказывается меньше, чем имеющиеся данные дляE _γ>100 МэВ. С другой стороны сравнение с экспериментальными данными около 100 МэВ/и, где блокировка Паули уменьшается, обнаруживает удовлетворительное согласие с нашим подходом.