基于微观模型的轻原子核结团及核子关联的研究
发布时间：2020-08-26 08:52
【摘要】：对原子核微观结构的研究是核物理研究中的重要方向之一。随着可以反映原子核微观结构的实验数据越发得丰富,人们对于原子核的结构与性质的认识也越发得清晰深入。依据已有的实验数据,人们提出了各种各样的模型用以研究原子核的结构与性质,其中壳模型是目前原子核微观模型中最被广泛接受的模型之一。除此以外,近年来对原子核内部结团结构的实验探测越来越多,原子核结团模型的研究也取得了很多重要的成果。在早期的原子核微观结构研究中,人们主要关注于研究原子核内部单个核子之间的平均相互作用。随着理论上对原子核结构与性质的认识逐渐深入,以及实验上对原子核内结团效应、核子对效应等关联效应的发现,对核子间额外的相互关联自由度的研究越发地受到人们的重视。因此,在现有微观结构模型基础上引入额外的相互关联自由度,并以此研究不同的核子间相互关联对原子核结构的影响,这对于更精确地描述原子核微观结构、更准确地计算原子核的性质具有重要的物理意义。在本文中,我们首先介绍了基于谐振子波函数的原子核微观模型波函数基矢以及哈密顿量中各个算符的表达形式,并详细推导了对应基矢的各个矩阵元的解析结果。在此基础上我们可以通过构建原子核微观模型波函数详细地计算包括原子核结合能在内的许多物理量,并将理论计算结果与实验结果相比较。根据所研究的核子间关联的不同,我们使用了两种不同的原子核微观模型波函数的构建方式与计算方法。一种是基于原子核非局域化结团模型的THSR(Tohsaki-Horiuchi-Schuck-Ropke)波函数,相对应的,我们使用了变分蒙特卡罗方法来计算THSR波函数对物理量算符的期望值;而另一种是反对称化分子动力学方法(Antisymmetrized Molecular Dynamics),这一方法是利用对角化方法求解相应的波函数与本征值。在这些微观模型波函数的基础之上,我们在9B原子核的THSR波函数中引入新的核子-结团间相互关联自由度,以此计算了 9B原子核各个能级的结合能以及其基态的密度分布。通过与实验值相比较,我们发现在9B原子核中核子-结团间相互关联对于描述9B原子核的性质起到了重要的作用。此外,我们还尝试计算了实验上还未确认的9B原子核的第一个1/2+激发态,这对于实验上进一步确认这一激发态提供了理论支持。我们还研究了原子核中的核子成对关联,并对比计算了 10Be,10B和10C原子核中价核子的核子成对效应。通过对比原子核结合能、各个波函数成分间的交叠积分、核子间相对距离等计算结果,我们发现了两种不同的类氘核核子对的形成机制,这些研究有助于进一步研究核子对的形成机制。之后,我们还研究了高动量核子对间的短程相互作用。我们改进了高动量反对称化分子动力学方法(HMAMD),并提出了一种新的高斯HMAMD基矢。通过计算3H原子核,我们验证了高斯HMAMD基矢的适用性与有效性。高斯HMAMD基矢的简洁形式有助于将来进一步地提高数值计算的效率。在对高斯HMAMD基矢进行了解析推导之后,我们发现非常高动量的核子对成分对应了短程相互作用中的接触关联成分,这一新的关联形式对于研究短程相互作用提供了新的视角。通过以上对原子核内部额外的相互关联自由度的研究,我们进一步改进了原子核微观结构模型,并对原子核的微观性质有了更深的了解。这些工作将有助于对原子核微观结构的研究。
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：O571
【图文】：
就己提出了一种基于ａ粒子的原子核模型［６０ｊ。依据这一模型，在随后的结团逡逑模型研究中通常将ｃｖ结团抽象为点粒子。直到上世纪５０年代，随着原子核壳模逡逑型的提出，ａ结团自由度被发现可以由壳模型波函数给出，如图１．１，因此在之逡逑后很长一段时间的微观模型发展中，结团模型被当作壳模型的一种简化模型所逡逑使用。与早期的结团模型所不同的是，结合了壳模型的结团模型微观地考虑了逡逑每一个核子的自由度与核子交换。在结团模型发展中，Ｉｋｅｄａ图是结团模型最重逡逑要的贡献之一，如图１．２，其指出了原子核中的结团结构通常并不会出现在基态逡逑之中丨６１］，这对于原子核结团结构在实验中的探测提供了重要的理论工具。逡逑＿逡逑Ｉ逦３逦６邋＿逦Ｕ逡逑￡邋３．０、逡逑２．５．邋一—④逦－０邋：逡逑２．０＂逦？逦⑧：：逡逑１．５邋逦逦邋（２邋＇逦（２）邋（２＿）逡逑１：１逦２：１逦３：１逡逑１．０——■——＇——■——＇逦＾逡逑－０．５逦０．０逦０．５逦１．０逡逑Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ邋（＾）逡逑图１．１：不同形变下的谐振子能级和幻数。线条表示不同的轨道能级，圆圈内的数字表示该逡逑壳层的幻数。形变下的谐振子能级和幻数能够给出原子核中结团自由度。本图取自参考文逡逑献［４９］0逡逑６逡逑
的基矢叠加形式而是对基矢进行积分，因此可以提供丨丨．常清晰的物理图像，在逡逑讨论核ｆ？系统中的动力学性质时具有重要的作用，例如Ｔ．邋Ｓｕｌｍｍ利用ＴＨＳＲ逡逑波函数研究ｊ＇邋１２Ｃ与１６０原子核中的链式0结团态，如图１．３。事实上，ＴＨＳＲ逡逑波函数成平标方法所得到的波函数之间有９５％的相似度丨Ｇ！）．邋７０卜这灰叫逡逑Ｉ逡逑
？逡逑Ｍａｓｓ邋ｎｕｍｂｅｒ逡逑图１．２：邋Ｉｋｅｄａ图，图中表明，相比于原子核基态，结团结构更倾向于在原子核激发态中出逡逑现。本图取自参考文献［６２］。逡逑１．３」生成坐标方法逡逑基于原子核结团模型，＿Ｄ．邋Ｍ．邋Ｂｒｉｎｋ与Ｋ．邋Ｗｉｌｄｅｒｍｕｔｈ各自独立提出了最早逡逑的微观结团波函数，即Ｂｒｉｎｋ波函数［６３．邋６４］。单个的Ｂｒｉｎｋ波函数本质上是…逡逑种局域化的结团模型。以Ｂｒｉｎｋ波函数为基矢，通过叠加获得系统波函数的方法逡逑称之为生成坐标方法（Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ邋Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓ邋Ｍｅｔｈｏｄ）［肪丨，简称ＧＣＭ方法。逡逑在描述由结团构成的原子核系统时，卞成十标方法可以给出丨卩常准确的系统波逡逑函数，因此在实际研究中，常常将生成坐标方法所得到的计算结果作为精确解逡逑加以对比，从而检测其他计算的正确性。逡逑１．３．５邋ＴＨＳＲ波函数逡逑不管是ＡＭＤ方法还是结团模型中的生成坐标方法
本文编号：2804971
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：O571
【图文】：
就己提出了一种基于ａ粒子的原子核模型［６０ｊ。依据这一模型，在随后的结团逡逑模型研究中通常将ｃｖ结团抽象为点粒子。直到上世纪５０年代，随着原子核壳模逡逑型的提出，ａ结团自由度被发现可以由壳模型波函数给出，如图１．１，因此在之逡逑后很长一段时间的微观模型发展中，结团模型被当作壳模型的一种简化模型所逡逑使用。与早期的结团模型所不同的是，结合了壳模型的结团模型微观地考虑了逡逑每一个核子的自由度与核子交换。在结团模型发展中，Ｉｋｅｄａ图是结团模型最重逡逑要的贡献之一，如图１．２，其指出了原子核中的结团结构通常并不会出现在基态逡逑之中丨６１］，这对于原子核结团结构在实验中的探测提供了重要的理论工具。逡逑＿逡逑Ｉ逦３逦６邋＿逦Ｕ逡逑￡邋３．０、逡逑２．５．邋一—④逦－０邋：逡逑２．０＂逦？逦⑧：：逡逑１．５邋逦逦邋（２邋＇逦（２）邋（２＿）逡逑１：１逦２：１逦３：１逡逑１．０——■——＇——■——＇逦＾逡逑－０．５逦０．０逦０．５逦１．０逡逑Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ邋（＾）逡逑图１．１：不同形变下的谐振子能级和幻数。线条表示不同的轨道能级，圆圈内的数字表示该逡逑壳层的幻数。形变下的谐振子能级和幻数能够给出原子核中结团自由度。本图取自参考文逡逑献［４９］0逡逑６逡逑
的基矢叠加形式而是对基矢进行积分，因此可以提供丨丨．常清晰的物理图像，在逡逑讨论核ｆ？系统中的动力学性质时具有重要的作用，例如Ｔ．邋Ｓｕｌｍｍ利用ＴＨＳＲ逡逑波函数研究ｊ＇邋１２Ｃ与１６０原子核中的链式0结团态，如图１．３。事实上，ＴＨＳＲ逡逑波函数成平标方法所得到的波函数之间有９５％的相似度丨Ｇ！）．邋７０卜这灰叫逡逑Ｉ逡逑
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【参考文献】
相关博士学位论文 前1条
1 吕梦蛟;用结团模型研究Be同位素的结构和性质[D];南京大学;2015年
本文编号：2804971
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