重離子（見重離子核化學）的德佈羅意波長(vλ)比輕離子短得多，一般遠遠小於核半徑，因此可以將它視作準宏觀粒子，用半經典方法來描述。

　　中低能重離子核反應　將靶核質心與入射重離子的入射線之間的垂直距離稱為碰撞參量ρ，其相應的相對運動的軌道角動量為l，

< 。隨著碰撞參量由大到小，即軌道角動量由大到小，入射重離子與靶核的作用由遠及近，由淺入深。依此可將重離子 核反應分為四種類型（見圖）。

　　ρ值相當大　入射粒子在核力的作用范圍之外，重離子隻與靶核發生遠距相互作用，引起庫侖激發和盧瑟福散射。

　　ρ值約等於道半徑　道半徑為靶核半徑和入射重離子半徑之和。ρ值和它大致相等時核力開始起作用，但兩核僅僅發生擦邊碰撞，作用時間極短，約為10-22秒。在這種情況下，可能發生彈性散射或非彈性散射，或者在兩核接觸的瞬間，核的表面上發生少數核子的轉移反應。反應時兩核交換少許能量、質量和電荷。這一過程也稱為準彈性散射，其性質則屬於核間表面的直接反應。

　　ρ值小於道半徑　兩個原子核相互直接相切的時間延長，撞入程度加深，兩核之間有相當多的核子參與作用，發生瞭大量的能量、角動量、質量和電荷的轉移，其作用時間約為10-21～10-20秒。此時的核具有很高的激發能和角動量，但兩核並沒有熔融成一個復合核，基本上仍保持瞭入射核和靶核各自的主要特征，或稱兩體特征。物理學傢將這一過程稱為深度非彈性碰撞或深度非彈性散射。這種過程是一種沒有達到統計平衡的核過程，它具有一系列的由統計非平衡態向統計平衡態過渡的弛豫現象，包括質量、電荷、能量、角動量和中子過剩自由度等方面的弛豫特征。

　　ρ值很小　重離子與靶核接近於迎面相撞，兩核相互作用時間足夠長，約為10-19～10-16秒。於是兩核熔合在一起，使動能和動量在所有核子間進行交換和分配而達到統計平衡。這樣形成一個高激發態、高角動量的復合核。接著，復合核通過蒸發輕粒子、γ退激或裂變方式進行衰變。這種反應過程稱為熔合反應。

　　高能重離子核反應　如果入射的重離子能量很高，上述分類方法就不適用。每個高能核子的能量約大於400兆電子伏時，則核反應過程隻能用相對論運動學來處理。高能重離子反應產物比較復雜，來自靶核和入射粒子本身的碎片的質量、電荷分佈很廣，在反應中還發射大量的介子、核子、輕核和 X射線，同時也發生準彈性散射，深度非彈性散射及裂變等反應。量子力學效應可以忽略不計，常用經典和宏觀的力學和流體力學的方法來處理這種過程。曾經相繼提出過“刮掉－剝落(abrasion-ablation)”、“火球”等模型來描述高能重離子核反應過程，但迄今沒有找到一個較成熟的理論模型。

　　

參考書目

　P.E.Hcdgson，Nuclear Heavy-ion Reactions，Clarendon Press，Oxford，1978.

　R.Bass，Nuclear Reactions with Heavy Ions，Springer-Verlag，Berlin，1980.