科研人員利用Gamow殼模型研究31F的雙中子暈結構

  

近日,來自中科院近代物理研究所與北京大學的科研人員,利用Gamow殼模型研究了31F的暈結構。根據模型計算的原子核性質,研究人員推測31F是一個雙中子暈核。該成果以快速通訊(Rapid Communications)的形式發表在期刊Physical Review C上。

β穩定線附近的原子核具有良好的穩定性。隨著質子或中子的增加,原子核將逐漸遠離β穩定線,接近質子或中子滴線,原子核逐漸變得弱束縛或者非束縛。滴線區附近的原子核也會出現一些奇特的物理現象,如暈現象。在暈核中,價核子廣泛地彌散并微弱地束縛在“核芯”周圍。

原子核的暈現象已經在滴線區原子核中被發現。由于暈核中原子核的弱束縛以及與周圍連續態的耦合效應,理論上描述暈核依然存在很大挑戰。

作為普通殼模型的擴展,Gamow殼模型可以很好地描述暈核的奇特結構。它能很好地處理核子之間的相互關聯,并考慮與連續態和共振態的耦合效應,因此非常適合用來描述弱束縛或非束縛原子核的特性。

在中重核區,31F是比較特殊的原子核,它是氟同位素的滴線原子核,具有較小的雙中子分離能,此前也有實驗提出31F有可能是一個雙中子暈核。

為了研究31F的暈結構,中科院近代物理研究所的科研人員與北京大學的研究者合作,利用Gamow殼模型計算和研究了31F基態波函數及其他性質??蒲腥藛T優化了有效核力,標記為GSM-EFTGSM-FHT。利用Gamow殼模型計算了豐中子F同位素的結合能, 并與未考慮連續態效應的計算結果以及實驗數據進行比較。

研究人員計算了滴線區F同位素27,29,31F的單體密度以及均方根半徑??梢悦黠@看到31F的波函數彌散到比較遠的空間中,然而27,29F的波函數局部分布在原子核附近(如圖2所示)。同時,研究者也檢驗了31F的兩體關聯密度與27,29F兩體關聯密度在漸進區域的分布性質。

根據 Gamow殼模型計算的27,29,31F原子核性質,研究人員推測31F是一個雙中子暈核,并提議實驗核物理學家展開進一步的實驗論證,發現31F的雙中子暈特性。31F將有可能是已知的最重的雙中子暈核。

該工作得到了國家自然科學基金項目、國家重點研發計劃項目的支持。

文章鏈接:https://journals.aps.org/prc/abstract/10.1103/PhysRevC.101.031301

 

1:不同理論計算的相對于 24O的豐中子2531F同位素的結合能,并與實驗結果比較。(N. Michel/圖)


2:利用GSM-EFT計算的27,29,31F同位素價核子的的單體密度與均方根半徑。(N. Michel/圖)


 

                                                                                                                                                            (理論物理室 供稿)

 


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