液态惰性气体闪烁体中气泡成核的分子动力学模拟

Scintillating Bubble Chamber 合作组正在使用一种新型气泡室寻找弱相互作用大质量粒子，其预期阈值低至 100 eV。现有关于气泡室中气泡形成的分子动力学模拟均采用非闪烁靶材料，因此未考虑原子退激过程中向光子的能量转移或延迟释放。在本研究中，我们使用 HOOMD-blue 分子动力学框架模拟液氩中的气泡形成，包括光子产生、电离和直接核反冲。观察到了与文献报道相似的多阶段气泡生长过程。在比较有无闪烁效应的模拟阈值时，我们发现闪烁使形成气泡所需的平均能量提高了 2.16 倍。这一增幅大于因光子产生而损失的能量比例，表明在成核快速生长阶段（~250 ps）寿命更长的激发分子状态中储存的能量对气泡形成的贡献并不显著。这一结论进一步得到了模拟结果的支持，即在相同热力学条件下增加激发分子状态寿命时，气泡成核阈值也随之升高。