【摘要】：在核物理中,為了研究原子核的結(jié)構(gòu)和性質(zhì),人們發(fā)展了大量的理論模型,例如原子核的液滴模型、費米氣體模型以及殼模型等。其中原子核的結(jié)團模型在描述核子的運動方面具有獨特優(yōu)勢,對于原子核結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的理解具有重要的意義。但是,一直以來,對于結(jié)團模型的研究和應(yīng)用相對較少。近年來,隨著原子核結(jié)團結(jié)構(gòu)的一系列性質(zhì)的發(fā)現(xiàn),原子核的結(jié)團模型重新成為核物理研究領(lǐng)域中的一個熱點�；诮Y(jié)團非局域化運動性質(zhì)的Tohsaki-Horiuchi-Schuck-Ropke(THSR)波函數(shù)很好地描述nα原子核中的α-結(jié)團結(jié)構(gòu),是目前最成功的結(jié)團模型之一[A.Tohsakietal.,Phys.Rev.Lett.87,192501(2001)]。然而,在原子核物理中,N≠Z的原子核更為普遍,且具有更加豐富的物理性質(zhì)。因此,我們發(fā)展了一系列方法,將THSR波函數(shù)拓展應(yīng)用到了 N≠Z原子核之中。在本文中,我們首先將非局域化結(jié)團模型及其相應(yīng)的THSR波函數(shù)拓展到了N= Z+1原子核9Be之中。在Brink波函數(shù)的基礎(chǔ)上,我們建立了一個同時包含α-結(jié)團和額外中子的拓展THSR波函數(shù)。與經(jīng)典的nα原子核的THSR波函數(shù)不同,拓展THSR波函數(shù)中引入了相因子eimφR,從而使其擁有內(nèi)稟負宇稱。因此,這一波函數(shù)可以很方便地被應(yīng)用到9Be原子核的負宇稱基態(tài)及其轉(zhuǎn)動帶的研究之中。我們計算了 9Be原子核3/2-基態(tài)及其轉(zhuǎn)動帶,其束縛能計算結(jié)果與Brink+GCM(Generating Coordinate Method)方法以及分子軌道模型的計算結(jié)果符合得很好。對于激發(fā)能的計算也與實驗值完全相符。各能級中拓展THSR波函數(shù)與Brink+GCM波函數(shù)的交疊積分的平方值約為96%,這說明THSR波函數(shù)能夠很好地描述9Be原子核的3/2-基態(tài)及其轉(zhuǎn)動帶。我們還計算了 9Be原子核基態(tài)的方均根半徑,其結(jié)果也同實驗值符合的很好。通過計算9Be原子核基態(tài)中核子的密度分布,我們還發(fā)現(xiàn)THSR波函數(shù)在沒有預(yù)先假設(shè)任何分子軌道的前提下重現(xiàn)了 9Be原子核基態(tài)的π-軌道結(jié)構(gòu)。這一結(jié)果充分支持了非局域化結(jié)團模型以及THSR波函數(shù)在N = Z + 1原子核中的拓展,并且顯示了 THSR波函數(shù)在描述不同原子核結(jié)構(gòu)中的靈活性和巨大潛力。我們的計算和分析表明,原子核中結(jié)團和核子間的幾何結(jié)構(gòu)可以完全由動力學因素來確定,這是原子核的結(jié)團模型中一個比較新的觀點。通過將N= Z + 2原子核10Be的兩個額外中子放置在一個單獨的容器之中,我們在THSR波函數(shù)中引入了額外中子的關(guān)聯(lián)。這一關(guān)聯(lián)THSR波函數(shù)能夠同時描述10Be原子核中額外中子的獨立運動、成對運動以及中間過渡情況。我們利用關(guān)聯(lián)波函數(shù)研究了 10Be原子核的0+基態(tài)以及一個0+激發(fā)態(tài)的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)。在10Be原子核的0+基態(tài)及其轉(zhuǎn)動帶的計算中,我們得到了與實驗值相符的系統(tǒng)束縛能,各激發(fā)態(tài)的激發(fā)能也同實驗值符合的很好。通過令額外相因子中參數(shù)m = 0,我們還計算了 10Be原子核的0+激發(fā)態(tài)的束縛能,其結(jié)果比較接近于實驗觀測到的02+激發(fā)態(tài)。我們通過對比獨立額外中子近似下的THSR波函數(shù)以及關(guān)聯(lián)THSR波函數(shù)的計算結(jié)果證明,在基態(tài)中,考慮額外兩個中子間的關(guān)聯(lián)能夠更好的描述10Be原子核。我們還計算了了 10Be原子核的0+基態(tài)以及0+激發(fā)態(tài)在關(guān)聯(lián)THSR波函數(shù)的參數(shù)空間中的能量曲面。對計算結(jié)果的分析顯示,在基態(tài)中額外核子間存在著較弱的關(guān)聯(lián)。而在10Be原子核的0+激發(fā)態(tài)中,額外中子處于s態(tài),此時中子對關(guān)聯(lián)扮演了非常重要的角色。這些計算顯示,基于非局域化概念和容器模型,關(guān)聯(lián)THSR波函數(shù)可以很自然地同時描述10Be原子核中的α結(jié)團以及額外的兩個中子,并為我們提供了一個新的關(guān)于原子核中額外成對核子的物理圖像。在原子核物理中,三體模型對于原子核的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)的研究也有著重要的意義。在本文中,我們還利用量子蒙特卡羅方法(Quantum Monte Carlo Method)來研究了豐中子原子核及奇異庫侖系統(tǒng)中的三體模型。在這些三體計算中,我們考慮了系統(tǒng)的所有自由度,如中心原子核以及其它較重粒子的運動等。對于奇異庫侖三體系統(tǒng)的計算說明,即使選取簡單的試探波函數(shù)形式,格林函數(shù)蒙特卡羅方法仍然能夠給出非常接近于實驗值的計算結(jié)果。通過對于豐中子原子核三體模型的計算,我們發(fā)現(xiàn)格林函數(shù)蒙特卡羅方法可以很好的給出豐中子原子核的雙中子束縛能以及方均根半徑,其計算結(jié)果與實驗值相一致。通過上述9Be、10Be、11Li等原子核的計算,我們獲得了這些原子核的多種物理性質(zhì),并研究了原子核中的結(jié)團結(jié)構(gòu)和三體結(jié)構(gòu)。特別是其中對于Be同位素結(jié)團結(jié)構(gòu)的研究,成功拓展了 THSR波函數(shù)的應(yīng)用范圍,并且給出了原子核結(jié)團模型中的一些新的觀點。
【學位授予單位】：南京大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：O571
【圖文】：

事實上原子核中的核子還可以動態(tài)地相互聚集或者解散［５］。例如，逡逑Ｗｉｒｉｎｇａ等利用量子蒙特卡羅方法對８Ｂｅ原子核進行了計算，發(fā)現(xiàn)該原子核中的逡逑核子在基態(tài)中會形成兩個ａ－結(jié)團，如圖１－１所示［４】。另一個例子來自于三體結(jié)逡逑構(gòu)，例如６Ｈｅ原子核。其中心部分處于ｐ軌道的４個核子結(jié)合非常緊密，形成逡逑了一個ｔｒ－核心，而處于Ｐ－軌道的兩個核子與中心部分結(jié)合較為松散。逡逑考慮到這一原子核內(nèi)核子分布的不均勻性，一個自然的選擇就是基于核子逡逑結(jié)團的少體模型或者基于中心核心加若干核子的少體模型。在不同的少體模型逡逑中，少體系統(tǒng)的組成部分可以包括結(jié)合較為緊密的原子核中心核心、ａ－結(jié)團、逡逑

縛的結(jié)團結(jié)構(gòu)通常情況下并不會出現(xiàn)在原子核的基態(tài)之中。只有在結(jié)團閾值附近的激發(fā)態(tài)逡逑中，原子核的結(jié)團現(xiàn)象才比較容易被觀察到。本圖取自參考文獻１１５】。逡逑圖１－４是形變諧振子在不同形變下的能級圖。在軌道能級的交叉處的圓圈內(nèi)逡逑標有該殼層的幻數(shù)。在形變?yōu)榱�，即球�(qū)ΨQ的情況下，我們可以看到圓圈內(nèi)的逡逑數(shù)字就是經(jīng)典的原子核殼模型的幻數(shù)。而當形變?yōu)椋玻海被蛘撸常海钡那闆r下，原逡逑本簡并的能級不再簡并。因此，殼模型幻數(shù)不再存在，而是出現(xiàn)了一系列新的逡逑幻數(shù)。這些新的形變下幻數(shù)能夠用于解釋原子核結(jié)團的存在。如當形變?yōu)椋玻海卞义系臅r候，２ＧＮｅ原子核中的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)剛好填滿最低的三個幻數(shù)分別為２、２逡逑和６能級。其中第一個數(shù)字２代表了一個ａ－結(jié)團中的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)。后兩個逡逑數(shù)字２邋＋邋６邋＝邋８則對應(yīng)著一個１６０結(jié)團中的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)。因此這個形變諧振逡逑子框架預(yù)言了邋２ｔ）Ｎｅ原子核的ａ＋１６０的結(jié)團結(jié)構(gòu)。類似的，其它形變原子核的逡逑結(jié)團結(jié)構(gòu)也能夠用這個框架給出。表１－１中列舉了不同形變條件下的諧振子能逡逑級幻數(shù)和原子核的結(jié)團結(jié)構(gòu)。其中還包括了著名的２４Ｍｇ＋２４Ｍｇ的共振態(tài)。逡逑Ｉ逡逑

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 林祁斜;任中洲;;Three-Body Problem of H_2~+ Ion[J];Communications in Theoretical Physics;2012年02期

本文編號：2715439