核子-核子散射一圈图的手征有效场论分析

采用相对论性框架下的手征有效场论,对核子-核子散射的π交换一圈图过程重要圈图进行了计算和分析,即三角图(triangle diagrams)和平面箱图(planar box diagram,简写为pb),并以此为基础进一步分析讨论了核子-核子散射手征有效场论的结构特点,为最终建立一个满意的核力有效场论框架做新的探索.     

手征核力简介

论文的主旨是为从事核结构理论研究的青年物理学家介绍基于手征有效场论的微观核力.论文将侧重解释手征有效场论的基本概念,以达核结构与少体核物理两个研究领域相互交流之目的.我从静电学的多极展开出发,指出有效场论本质是近似理论,是以低、高两个能标之比为小量的泰勒展开,而该例子中体现的power counting(数幂规则)是任何有效场论的基石.接着,Weinberg对手征理论中的费曼图作power counting的一般方法被引入,量子色动力学的手征对称性及其自发破缺对这种power counting方法的成功起到很重要的作用.在剩下的篇幅中,重整化与power counting的关系将是讨论的重点.我将阐述重整化如何帮助我们更好地理解短程核力.     

原子核的直观结构

从根本上解决核力问题,进而得到一个自然界的普遍规律,即原子核是由质子与中子较均匀地相间排列,然后首尾相连而构成的核子环,围绕其自身的轴线高速转动而形成的壳层结构的带电液滴球核.核子环的成环张力是由核环上所有质子相互推斥提供的,这样就得到了原子核这个微观量子多体系的直观结构图象--核子环.     

原子核模型的几个问题

引言核结构是核物理的中心问题。但至今对核子的相互作用(即核力)尚未完全阐明;因此,从核力的基本理论出发描述核结构,目前还很困难。长期以来,人们提出一系列模型直观地研究原子核已取得了一定成功,它们都从不同角度上反映了核的结构。本文旨在计论壳模型和集体模型,即基于原子核的单粒子模型、考虑自旋轨道强耦合、利用微扰     

强子结构的协变手征有效理论分析

采用协变手征有效场论,在一圈图水平上计算了与核子部分子分布函数相关的低能区Twist-2算符矩阵元,发现破坏手征幂次规则的项全部是依赖核子质量的定域项,可通过定域抵消项减除,余下的完全是满足手征幂次规则的贡献,与非相对论的重重子手征微扰论(Heavy Baryon Chiral Perturbation Theory,HBChPT)框架下的结果一致.又因重重子手征微扰论中重子传播子的过度简化可能导致错误的核子阈值行为,故本研究结果佐证了在协变手征微扰框架下采用恰当的减除手段计算,既可得到正确的核子阈值行为,又能得到满足手征幂次规则的结果,从而更适合作为研究强子物理的有效场理论框架.     

原子核协变密度泛函理论及其应用专辑·编者按

正原子核是由质子和中子组成的强相互作用有限量子多体系统.由于核子-核子之间的短程强排斥相互作用、自旋和同位旋自由度,以及求解多体问题的困难,至今尚无一个能够统一描述所有原子核结构的理论模型.密度泛函理论被广泛应用在物理、化学、材料等领域,是最成功的多体理论之一.经过近半个世纪的努力,核物理学家成功地将密度泛函理论推广用于描述原子核这一独特自束缚多体系统.由于在描述原子核诸多性质方面取得的成功,密度泛函理论被广泛认为是统一描述所有原子核结构的候选"标准模型".     

原子核壳层模型的检验Ⅰ

原子核的壳层模型自1949年提出以来,对于总结与联系大量有关原子核基态及激发态性质的实验起着极其重要的作用。壳层模型在它的广泛的意义上,提出原子核内存在着一个好的自洽(?),以及核子间的剩余相互作用是较弱的,也就是说核子在核内的单粒子运动是核内部主要运动机构之一。近年来在壳层模型的基础上已进行了大量的计算。与实验比较,得到不同程度的符合。这些计算的可靠性受到了—些不可避免的限制。这是因为我们对核力的知识还很不充分,更不用说在它的基础上求出好的自洽(?)与相应的剩余相互作用。这里提出了这样一个问题:是否可以绕过核力及自洽(?)的困难,直接利     

手征对称破缺理论对原子核巨单极和巨四极共振态的研究

在相对论手征对称及其自发破缺模型下,研究了有限核的巨单极和巨四极共振激发态．采用ＴｈｏｒｍａｓＦｅｒｍｉ近似和Ｓｃａｌｉｎｇ坐标方法,讨论了原子核的表面效应及核子分布不均匀性对原子核巨单极和巨四极共振激发态的影响．通过对巨单极和巨四极共振激发能的自洽计算,得到了与实验数据符合得较好的理论计算值．     

轻核区中子晕结构的系统研究

在相对论连续谱Hartree-Bogoliubov(RCHB)理论框架下,采用非线性核子-核子有效相互作用NL-LN参数组系统计算了从锂到镁(3≤Z≤12)同位素原子核的基态性质,包括中子、质子和物质均方根半径以及密度分布.计算结果不仅再现了中子晕候选核11Li,11Be,14Be和17B中的中子晕现象,而且还预言了13 Be,14,15B,31F,23,24O和31,32,34Ne也存在中子晕.     

1d_(5/2)—1d_(5/2)原子核壳层能谱的计算

<正> 引言原子核壳层模型提出以来,许多核理论学者做了大量的理论计算,从各种角度检验了这个模型,例如都是富有成效的。但其共同特点是绕过核力及自洽场(Self-Cousistent field)的困难,在微扰论的基础上用实验值作参数来表达原子核的结合能。虽然他们的工作得到了颇好的结果,但是对依赖于自洽场的径向波函数和核子剩余相互作用(residue interoction)没有提供多少信息。原子核内存在着一个好的自洽场,核子间的剩余相互作用是比较弱的,这是我们这     

滴线原子核中的晕现象--中子晕、超子晕、巨晕和形变晕

描述了相对论连续谱Hartree-Bogoliubov理论框架下的多种可能的晕现象.预言了中子滴线附近的Ca原子核中可能存在着巨晕,并简要介绍了O、Ni、zr、Sn和Pb等一些质子幻数核从质子滴线到中子滴线之间的原子核基态性质.随后给出超核内的晕现象研究,如Ca超核内的中子晕和153AC内的单A超子晕.此外,还讨论了形变晕等奇特现象.     

短程关联对核内核子动量分布的影响

原子核内核子的动量分布对于研究原子核结构的性质至关重要,核子关联是影响核内核子动量分布的一个重要因素。文中基于核内核子短程关联的性质,分析研究了核内核子的动量分布,并计算了一些原子核内核子处在费米面以上的几率,计算结果与实验数据符合得很好。     

在相对论理论中研究原子核的巨单极态

在相对论的手征对称破缺模型基础上,应用Jocal Lorentz boost和scaling座标方法,首先采用Hartree近似讨论了无限核物质的巨单极共振激发态,但计算结果略大于实验值。进而采用Thomas-Fermi近似处理有限核的表面效应以及核子分布的非均匀性对原子核巨单极共振激发能的影响,自洽计算的结果和实验符合得很好,由此证明对于巨共振态,考虑核子分布的非均匀性以及核的表面效应是十分重要的。     

原子核系统激发态量子相变与核子对转移强度

本文在相互作用玻色子模型框架下研究了U(5)-O(6)量子相变中的有限核系统的结构演化.通过与传统序参量-四极价核子对数占有率进行对比分析,本文检验了单极核子对转移强度在基态量子相变(形状相变)和激发态量子相变演化中的临界特征.研究结果表明,激发态量子相变的主要特征在有限核系统中可以得到很好的保持,而核子对转移强度不仅可以作为有效序参量来检测原子核基态量子相变,也可以用来检测与基态相变对应的激发态量子相变,进而从理论上论证了重核系统的集体振动谱中存在激发态量子相变现象的可能性.     

相对论连续谱Hartree-Bogoliubov理论中的质子幻数核及巨晕

利用相对论连续谱Hartree-Bogoliubov理论计算了O, Ca, Ni, Zr, Sn, Pb等质子幻数同位素链从质子滴线到中子滴线核素的基态性质. 理论结果可以很好地符合实验结合能E_b和双中子分离能S_2n. 预言的中子滴线核分别是: ²⁸O, ⁷²Ca, ⁹⁸Ni, ¹³⁶Zr, ¹⁷⁶Sn, 及²⁶⁶Pb. 特别地, 由于中子滴线附近的奇特Ca核, 有可能形成中子巨晕核, 我们对此进行了详细的研究. 从双中子分离能、均方根半径、密度分布、单粒子能级、包括连续谱在内的能级占据几率等方面详细分析了A>60的Ca同位素晕核和巨晕核的性质. 还分析了Ca同位素链中自旋轨道劈裂和核势的弥散. 更进一步, 研究了Ca附近轻核的中子滴线核区, 指出了在更轻的Ne-Na-Mg滴线核区存在巨晕现象的可能性.     

核子-核子相互作用及散射问题研究

本文给出了在近程范围内夸克胶子交换势对核力的贡献,再结合中长程范围单π双π介子交换对核力的影响,计算了核子－核子散射的相移,理论计算与实验结果符合较好。     

清华大学物理系原子核结构实验研究进展

在清华大学百年校庆之际,我们对近年来清华大学物理系有关原子核结构实验研究的主要进展作一介绍,内容包括在A≈140缺中子核区核的形状驱动效应研究,如扁椭形变带、形状共存等;在A≈110丰中子核区核的多声子γ振动带结构、新手征二重带、新的准粒子带结构研究等;在A≈150丰中子核区核的八极形变研究等.研究成果对原子核结构的理解提供许多新的重要信息.     

用等效DBHF方法计算分析重核性质

原子核基态性质研究中,重核元素一直是研究的热点问题之一.等效DBHF方法从有效核子核子相互作用出发,没有自由的可调参数,耦合常数不是常数,而是随着核子密度变化而变化.将密度依赖性引入拉格朗日密度,其耦合常数在相对论平均场中等效地包含了核子的短程关联效应及DBHF同位旋结构,能够很好地计算稳定核的性质.为了推广该方法,对...     

超重核素287 115及其a衰变链的基态性质

用宏观-微观模型和相对论平均场模型考察研究了最近在俄罗斯研究合成的新核素287 115及其a衰变链上的原子核的基态性质.研究表明宏观一微观模型对新核素287 115及其衰变链上原子核的结合能和a衰变能的理论计算结果与实验数据符合,也十分接近相对论平均场模型的计算结果.此外,讨论了宏观-微观模型和相对论平均场模型在研究超重核区的差异.     

高能夸克在核环境中的能量损失

利用夸克能量损失公式和从轻子-原子核深度非弹性散射实验数据得到的束缚核子中的部分子分布函数,计算了FNAL E866 800 GeV的质子打击不同原子核的Drell-Yan过程截面比,发现考虑能量损失的计算结果与FNAL E866实验数据符合甚好.建议在利用核Drell-Yan过程实验数据抽取束缚核子内部分子分布函数时考虑能量损失效应.