协变能量密度泛函中的原子核张量相互作用

发布时间：2020-09-14 10:05

　　本论文的主要工作是在含交换项的协变能量密度泛函理论即相对论Hartree-Fock (RHF)理论基础上,首次给出了原子核张量力的相对论协变表述,并基于所发展的张量力相对论协变公式,研究了影响原子核基态和核物质系统性质的自洽张量效应。研究发现,核力的重要成分—张量力随着交换(Fock)项的引入自动包含在RHF能量密度泛函中,在不引入任何新的自由可调参数的情况下,所发展的原子核张量力的相对论协变公式不仅能够将各介子-核子耦合道交换项自然引入的张量力成分完整地提取出来,而且在非相对论极限下严格满足张量力的求和规则。同时基于RHF理论的研究发现,同位旋标量耦合交换项给出了比同位旋矢量耦合交换项更强的张量效应。因此,结合理论的相对论协变性,有望在含交换项的协变密度泛函理论—RHF理论的框架下实现对核力的重要成分—张量力和自旋-轨道耦合的统一自洽描述。利用所发展的张量力相对论协变公式,在原子核基态性质的研究中发现,张量力对传统幻数结构的同位旋演化的影响表现出了其特有的自旋相关性。即在自旋饱和处,张量力的贡献最小；而随着自旋非饱和度的增加,张量力效应逐步增强。结合有限原子核自旋-轨道劈裂的实验数据,理论计算表明交换项中自动包含的张量力有助于理论值更接近于实验数据。此外,通过将所发展的张量力相对论协变公式作非相对论约化,提取得到的张量耦合强度参数口和β可与非相对论的Skyrme Hartree-Fock (SHF)泛函中所引入的张量力成分直接比较。通过分析两种模型(含交换项的协变密度泛函和Skyrme+Tensor泛函)的张量耦合强度,并结合两者在原子核基态、激发态与衰变模式等应用研究中所取得的共同成功,进一步证明了所发展的张量力相对论协变公式在后续相关应用研究中的可靠性。对于核物质系统,论文通过对比分别基于完整的能量密度泛函和扣除交换项所引入的自洽张量力成分的能量密度泛函的两种自洽计算,来研究影响核物质性质的自洽张量效应。研究结果表明,在扣除自洽张量力成分的贡献后,核物质系统的饱和机制与粗块性质均受到较为显著的影响。在核物质中,张量力对能量密度泛函的贡献与核子携带的动量p密切相关,随着重子密度的增加,张量效应逐渐显著。系统研究分析发现,交换项所自然引入的张量力成分在一定程度上软化了核物质的状态方程和对称能的密度依赖行为。相应地,与基于扣除自洽张量力成分贡献的能量密度泛函计算相比,基于含张量力成分的完整能量密度泛函的计算给出了更为致密的中子星,同时也抬升了直接Urca过程发生的临界密度。
【学位单位】：兰州大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2015
【中图分类】：O571.2

【参考文献】