丰中子锂同位素的Gamow壳模型计算

对丰中子锂同位素^7～10Li进行了现实核力Gamow壳模型计算,研究了同位素链接近中子滴线区的弱束缚和非束缚核的性质,并探讨了单粒子能级中能量高于费米面的连续谱对弱束缚核的低激发能级及其衰变性质的影响.本文从现实核力CD-Bonn势出发,在由质子轨道0p_3/20p_1/2与中子轨道0p_3/20p_1/2,及p_1/2分波中更高能量的连续谱轨道构成的模型空间内开展Gamow壳模型计算,得到同时具有激发能量与能级共振宽度物理意义的复本征能量.计算结果表明,现实核力Gamow壳模型能同时对稳定束缚以及弱束缚的原子核给出准确的激发能级以及高于核子发射阈值的共振能级的共振宽度.在对¹⁰Li的计算中,现实核力Gamow壳模型计算证实了连续谱效应在弱、非束缚核能谱中具有重要的影响.另外,对于弱、非束缚核能级的共振宽度,现实核力相比唯象核力在Gamow壳模型计算中能够给出与实验结果更为吻合的结果,说明对于弱、非束缚原子核,基于拟合稳定核性质的相互作用存在一...     

现实核力Gamow壳模型计算丰中子碳同位素

远离β稳定线的弱束缚原子核存在很多奇特的现象,已成为当前核物理研究的热点.在通过理论描述这些非稳定区域时,束缚态、共振态与连续态的耦合效应变得尤为突出.与此同时,很多工作也表明了三体力在计算原子核结构时的重要性.本文以丰中子碳同位素为研究对象,采用现实核力Gamow壳模型,从手征有效场论的N~3LO两体与N~2LO三体核力出发,同时考虑束缚态、共振态与连续态,计算了碳同位素基态与第一个2~+激发态的位置.我们的计算给出了正确的滴线位置,验证了氧同位素中子数N=14的壳结构在碳同位素中消失的现象,同时预言了N=16的壳结构.我们将包含与不包含三体力的计算结果进行了比较,显示出三体力对于描述滴线区原子核的重要性.此外,三体力的引入还可以升高第一个2~+激发态的位置,得到与实验更加符合的激发态能量.     

原子核结构的自然基壳模型

在Woods-Saxon基下,用现实核力CD-Bonn势计算了壳模型的有效相互作用.CD-Bonn势中的硬芯通过能量无关的重整化方法V_(lowk)处理,重整化之后的核力能够让体系表现出更好的微扰性并且能够保证两自由核子的低能散射相移不变.同时,本文使用了扩展的Krenciglowa-Kuo迭代方法计算壳模型的有效相互作用,这种方法能够有效地处理非简并模型空间的多体关联,使得壳模型计算能够在较小的模型空间下给出体系的低激发态信息.分别在谐振子基和Woods-Saxon基矢下构建sd区的有效相互作用,其中在Woods-Saxon基的计算中,连续态的贡献通过多体微扰方法包含在有效相互作用中.通过对氧同位素的低激发态的计算,比较了谐振子和Woods-Saxon单粒子基在原子核壳模型计算中的优劣,并通过对两种单粒子基下核子分布的分析研究了非束缚态对原子核结构的影响.     

第一性原理介质相似重整化群理论

由于手征有效场论核力、量子多体关联方法和超级计算机能力的发展,原子核第一性原理计算或称从头计算(ab initio,first principles)在最近20年取得了巨大的进步.作为处理强关联多体问题的新秀,介质相似重整化群理论(in-medium similarity renormalization group,IMSRG)已经在原子核第一性原理计算中发挥了重要作用.虽然理论本身仍需进一步发展,但目前的计算已经可以达到较重核区,如已经成功地实现了对208Pb的收敛计算.本文简要回顾介质相似重整化群理论的发展历史,介绍我们在介质相似重整化群理论方面的最新发展,即复动量空间介质相似重整化群和形变介质相似重整化群.复空间介质相似重整化群方法包含了连续谱耦合作用,可以描述原子核的非束缚共振态和弱束缚特性.形变相似重整化群可以更有效地描述形变原子核的结构.     

弱束缚原子核基态与集体激发态的研究

弱束缚原子核是一个开放的量子多体体系,具有与稳定核很不一样的奇特结构和动力学.弱束缚核的相关研究是核物理的一个前沿热点问题,对进一步发展核理论和研究天体环境下的元素合成都很重要.本文介绍了连续谱能量密度泛函理论的发展和弱束缚原子核的研究进展.为了解决自洽描述问题,主要工作是基于非球形的坐标空间求解HFB方程并对弱束缚核基态与集体激发态进行描述,基于计算讨论了蛋形晕结构,核芯-晕形变去耦合效应和准粒子连续谱的贡献;发展了包含连续谱的FAM-QRPA方法描述原子核的集体激发,研究了弱束缚核中出现的软单极共振模式.最后对弱束缚核的研究前景和亟待开展的工作进行了展望.     

组分夸克模型下产生夸克-反夸克对的传递位

从强子的夸克模型及其描述夸克间相互作用的QCD理论看来,核力是组成核子的夸克间交换色胶子的结果。当两核子重迭时,主要作用是单胶子交换。由于色禁闭,单胶子交换主要贡献于核力的短程部分。但交换色单态的夸克-反夸克对不受色禁闭的影响,将贡献于核力的中、长程部分。然而至今要用QCD理论完全自洽地求解这种问题仍是无能为力。人们通常借助于唯象模型即袋模型和势模型。在文献[1]中我们已用MIT袋模型及禁闭系统下     

1GeV质子在钙~(40)上的弹性散射

一、前言近几年来,高能强子、氘和。粒子在轻原子核上散射的资料不断增加,相应地也出现了不少用Glauber方法进行分析的理论工作,并提出了一些用不同元振幅描述的方法.在文献[1—4]中采用了核子-核子或核子、氘及α粒子和α粒子的弹性散射振幅f_(NN)(q)或f_(dα)(q)及f_(αα)(q)作为元振幅来描写它们和轻原子核的散射实验,且都得到了满意的结果.但对这些     

核子-介子耦合顶点的结构与核力中的介子交换过程

从六十年代发展起来的介子交换理论较好地对核力作了解释。强子的夸克模型的成功及量子色动力学(QCD)理论的发展,使人们希望有可能对核力的本质作更清楚的阐述。从夸克模型和描述夸克间相互作用的QCD理论看来,核力是组成核子的夸克间交换色胶子(gluon)的剩余相互作用的自然表现。当两个核子靠得很近互相明显重迭时,组成一个核子的     

夸克-强子二重性综述

利用电生介子实验测量方法研究夸克-强子二重性,尤其在S^1/2=2GeV附近的深度非弹性条件下的单举电子核子散射实验,是验证其共振态二重性最佳的能量区域.本文描述了依据夸克-强子二重性来研究固定靶实验在单举反应中的共振态现象,并描述了利用共振态的数据进行数据分析的方法.计算了介子系统能动量、四动量、散射角等相关参数,同时讨论了实验测量方法,从理论与实验的角度说明了北京试验束装置上的固定靶电子散射实验是研究夸克-强子二重性的重要实验数据库.     

强磁场对中子星壳层结构的影响

中子星内壳层是由原子核与其周围的自由中子气和电子气共存而构成的非均匀物质.天文观测表明部分中子星内部可能存在高达10~(18)G的强磁场.因此中子星的内壳层结构会受到强磁场的明显影响.本文采用相对论平均场理论描述核子间相互作用,并考虑了质子和中子的反常磁矩.利用Wigner-Seitz近似描述中子星内壳层中的非均匀分布物质,并采用自洽Thomas-Fermi近似方法处理在强磁场环境中WignerSeitz原胞内的核子以及电子分布,从而研究强磁场对中子星内壳层中的非均匀相结构以及壳核相变等性质的影响.计算结果表明,与无磁场情况相比,内壳层中非均匀物质的每核子结合能、原子核pasta相结构和壳核相变密度等性质在磁场B≤10~(17)G的环境中不会发生明显变化.而B≥10~(18)G的强磁场会对中子星内壳层中的pasta相结构产生重要影响,使各种pasta相的每核子结合能降低,非球形原子核出现的阈密度和壳核相变密度减小.随着磁场强度B的增加,球形Wigner-Seitz原胞的半径减小,同时原胞内的核子分布变得更加弥散.     

轻核α团簇结构理论和实验研究进展

α团簇在轻α共轭核基态及激发态中广泛存在,轻核的α团簇结构不仅对核天体物理中核合成过程和元素丰度具有决定性影响,而且这些态的精确数据还成为检验各种新型多体理论和核力的天然实验室.本文简要总结了描述α团簇的不同理论方法,尤其比较了这些不同方法对12C Hoyle态的最新研究结果,各种理论都支持Hoyle态是一个具有较大尺寸的团簇结构,但对α团簇在Hoyle态中的存在形式——比如α凝聚,α气体或是α晶体结构,目前还没有达成共识;进一步从实验角度介绍了α团簇衰变的高精度符合测量及转动态的集体激发.对α团簇结构尤其12C Hoyle态及16O类Hoyle态中α存在形式的确认需要深入理解这些团簇态的集体激发行为,任何实质性进展不仅高度依赖高精度实验数据,而且需要新的多体理论解释,而这其中需要合理考虑核子-核子、团簇-团簇关联及连续谱的影响.     

封面说明

正原子核是物质结构的一个基本微观层次,核物理研究中的重大科学涉及核力以及核力管控核中核子的方式.定量地理解这些科学问题,需要构建不同特征的"核场所",沿着不同的"途径",采取不同的"方法"来探究原子核的特性.为此,现代核物理研究主要依托大型科学研究装置,采用先进的实验技术和方法来研究不稳定原子核的静态(核结构)和动态(核反应)性质.兰州重离子加速器研究装置HIRFL是我国规模最大、加速离子种类最多、能量最高的重离子研究装置,主要技术指标达到国际先进水平.     

五夸克态的实验发现

2015年,大型强子对撞机上的LHCb实验在■衰变末态中,发现J/ψ和p不变质量谱中存在明显的增强结构.通过达里兹图分析,首次在实验上确认存在由5个夸克组成的粒子.全振幅分析表明,至少需要两个五夸克态才能很好地描述数据,这两个五夸克态被命名为Pc(4450)和Pc(4380). 2019年,利用9 fb–1积分亮度的数据,并采用重新优化了的选择条件, LHCb实验再次研究■衰变末态的J/ψ和p不变质量谱,发现了一个新的五夸克态Pc(4312),同时观测到之前发现的Pc(4450)是两个质量相邻窄共振态P_c(4440)和P_c(4457)的叠加.发现包含粲夸克偶素的五夸克粒子是对传统强子组成的重要突破,其内部结构有很多种可能性,如紧束缚的五夸克态、重子-介子分子态等或者它们的叠加态.作为国际高能物理学界的前沿方向,对五夸克粒子结构的研究为探索强相互作用非微扰性质打开了一扇新的窗口.     

基于Gogny相互作用的壳模型计算

在壳模型的框架下引入了密度依赖的Gogny相互作用以研究有限核的核结构性质.文中详细地讨论了密度依赖核力的性质和在壳模型中的运用.通过迭代求解的方法可以得到任意模型空间下的两体矩阵元和单粒子能.经过p壳和sd壳的计算我们发现Gogny相互作用可以在跨度较大的核区内有效计算能谱和结合能等核结构信息.并且在各套Gogny参数中D1S的表现最好,与实验数据进行对比能给出很好的计算结果.     

丁肇中谈胶子及其他

根据丁肇中教授1979年9月26日在北京的讲演整理,未经丁肇中教授审阅,错漏之处,由本刊编辑部负责。上次我跟大家讨论时说过,我所做的实验,重要目标之一就是寻找各种基本粒子。现在再简单地重复一下。高能的粒子,比如说三百亿电子伏特的质子,打在泡室上后,会产生很多很多的粒子,总共有二、三百种。这些粒子之间的作用力,最主要的是强核力。强核力有多种,在宇宙中它使核子结合成原子核,使氢弹燃烧。它的强度比电磁力大一百倍,作用力程非常短,只有10~(-13)厘米,由媒介子传递。     

非粒子物理学

有鉴于按照流行的粒子物理学模型难于将四个主要的自然力:强核力、弱核力、电磁力和引力结合成一个单一的力场,多年来从事于"四力合一"研究的美国哈佛大学物理学家Howard Georgi于2007年3月推出了全新的非粒子(unparticles)学说,并想用位于瑞士日内瓦的大型强子对撞机(LHC)在2008年启动后出现的新鲜事件来验证此创见.     

夸克蜕定域、色屏蔽和核力中程吸引

我们曾在前文中提出一个新的QCD模型以处理重子相互作用。这模型的核心是夸克蜕定域和色屏蔽,前者有如分子物理中的分子轨道法,后者来自格点QCD计算。这模型得到了核力的中程吸引,实现了核子散射相移的定性符合。在通常夸克势模型中,重子中夸克波函数是s是重子势阱中心,b是这谐振子势阱的宽度参数。在我们模型中夸克波函数取为     

Gogny力三维TDHFB理论与240Pu裂变动力学

基于Gogny核子-核子有效相互作用,发展了适用于描写原子核裂变过程、不包含任何对称性限制以及三维时间相关的Hartree-Fock-Bogoliubov理论计算程序(Gogny-TDHFB Code for Fission).程序包含静态裂变势能面计算的多维度集体自由度约束HFB和裂变动力学计算的TDHFB两部分.在(x,y)方向采用形变谐振子基.在z方向上,为了描述裂变直至断点和断后的极端形变,采用Lagrange mesh方法.利用本程序,对~(240)Pu的裂变势能路径和断点动力学过程进行了计算.结果表明,~(240)Pu存在对称和非对称两条裂变路径;三轴形变可以显著降低第一(内)裂变位垒;对能在断裂过程中起着重要作用.     

现代核物理研究前沿和新机遇

正原子核是由质子和中子构成的量子多体系统,是物质结构的一个基本微观层次.经过逾一个世纪的科学研究,人们已经发现并认识了许多核现象,这些核现象深化了人类对微观物质结构的认知.同时,以核电站和放射性医疗为代表,核物理研究对社会经济发展也作出了重大贡献.尽管核物理实验和理论研究取得了巨大成就,但是,从纯科学的角度讲,核层次中面临的重大科学问题依然没有得到彻底解决,例如,将核子结合在一起的核力是什么?它是如何管控着核中的核子?为了定量地理解这个重大科学问题,必须构建或创立不同特征的"核场所",     

中高能重离子碰撞中奇异粒子产生和超核形成机制

中高能重离子碰撞可以形成大于饱和密度的核物质状态.高密核物质中奇异粒子成分影响核物质状态方程.重离子碰撞是产生丰中子超核的唯一途径.本文评述了中高能重离子碰撞中奇异粒子研究最新进展,讨论了在我国强流重离子加速器(HIAF)上开展核物质状态方程和丰中子超核研究的可行性.基于兰州量子分子动力学模型,以反应系统~(58)Ni+~(58)Ni和~(197)Au+~(197)Au为例,分析了阈能附近奇异粒子产生动力学和高密核物质状态方程;系统研究了Λ超核形成动力学机制并给出了超核的质量、电荷、动能分布和动能谱;讨论了核物质状态方程和碰撞中心度对奇异粒子产生和超核形成的影响.研究结果表明,K介子在高动能部分产额可以提取高重子密度下核物质状态方程;Λ超子与核子相互作用势会影响超核的形成,如吸引的相互作用势有利于超核的形成;重离子碰撞有利于形成轻质量区超核并且碰撞中心度对超核的形成有重要影响.