原子核结构的相对论平均场描述课件.ppt

原子核结构的相对论平均场描述周善贵中国科学院理论物理研究所第十次全国核结构讨论会 贵阳 20042024/8/301第十次全国核结构讨论会 贵阳内容提要¯相对论平均场（RMF）理论简介¯RMF理论近期应用进展²远离稳定线核结构：中子晕、巨晕、质子晕、激发态晕²原子核的对称性：赝自旋对称性与反核子谱的自旋对称性²超核中的中子晕与超子晕²原子核集体运动：巨共振、磁转动、原子核手征性、形状相变²超重原子核结构： 259Db、超重超形变核、超重区的幻数¯RMF理论近期的发展²核形变：坐标空间、谐振子基、Woods-Saxon基²单粒子共振态：散射相移法、耦合常数解析延拓法、箱分立化方法²耦合常数密度依赖的 RMF理论²无规位相近似（RPA） | 相对论自洽角动量投影壳模型 | 相对论Hartree-Fock理论¯总结和展望2024/8/302第十次全国核结构讨论会 贵阳相对论平均场理论——为什么相对论？>¯核子之间的相互作用²包含介子自由度²核子之间相互作用通过交换介子来实现¯相对论效应 ²较大的标量势和矢量势²自动给出自旋轨道耦合¯其它²核物质的饱和性质——Coester带²Pb同位素移位（isotope shift in Pb nuclei）²适用范围广——参数由少数几个稳定原子核的性质决定后，直接应用到远离稳定线原子核²……Serot & Walecka, Adv. Nucl. Phys. 16 (86) 1Reinhard, Rep. Prog. Phys. 52 (89) 439Ring, Prog. Part. Nucl. Phys. 37 (96) 193Meng, Toki, Zhou, Zhang, Long & Geng, Prog. Part. Nucl. Phys. In preparation 2024/8/303第十次全国核结构讨论会 贵阳相对论理论中的核势2024/8/304第十次全国核结构讨论会 贵阳Coester带 ¯散射相移法（Scattering phase shift method）>²求解散射态边界条件的Dirac方程，给出共振态能量、宽度和波函数²用BCS方法考虑这些共振态对对关联的贡献，得到了满意的结果¯耦合常数解析延拓法（Analytic continuation in the coupling constant）>²通过增大耦合常数（即增大势阱深度）使共振态变为束缚态，再通过耦合常数解析延拓得到共振态的能量、宽度和波函数¯箱分立化方法（Box discretization approach）>Hagino & Giai, NPA735,55(04)Sandulescu et al., PRC68, 054323 (03) Yadav, Kaushik, & Toki, nucl-th/0402013 Yang, Meng & Zhou, CPL18, 196 (01) Zhang et al., nucl-th/0403013 Cao & Ma, PRC66, 024311 (02) 2024/8/3033第十次全国核结构讨论会 贵阳散射相移法 ¯耦合常数密度相关的RMF理论²采用密度相关的耦合常数给出核物质的饱和性质¯无规位相近似（RPA）¯相对论Hartree-Fock理论¯相对论自洽角动量投影壳模型Niksic et al., PRC66, 024306 (02)Hofman, Keil, Lensky, PRC64, 034313 (01)Ma & Liu, PRC66, 024321 (02)Long et al., PRC69, 034319 (04)曹李刚的报告龙文辉的报告李岩松的报告2024/8/3037第十次全国核结构讨论会 贵阳新密度相关有效相互作用 PKDDLong et al., PRC69, 034319 (04)2024/8/3038第十次全国核结构讨论会 贵阳总结和展望¯RMF理论近期的发展²核形变：坐标空间、谐振子基、Woods-Saxon基²单粒子共振态：散射相移法、耦合常数解析延拓法、箱分立化方法²耦合常数密度依赖的 RMF理论²无规位相近似（RPA） | 相对论自洽角动量投影壳模型 | 相对论Hartree-Fock理论¯RMF理论近期应用进展²远离稳定线核结构：中子晕、巨晕、质子晕、激发态晕²原子核的对称性：赝自旋对称性与反核子谱的自旋对称性²超核中的中子晕与超子晕²原子核集体运动：巨共振、磁转动、原子核手征性、形状相变²超重原子核结构： 259Db、超重区的幻数、超重超形变核¯展望²变形核的相对论连续谱Hartree-Bogoliubov理论 | 相对论Hartree-Fock | 基于相对论平均场的壳模型²巨晕 | 形变晕 | 激发态晕²与核天体物理相关的核结构 | 超重核结构²高K同质异能态 | 形状相变2024/8/3039第十次全国核结构讨论会 贵阳谢谢2024/8/3040第十次全国核结构讨论会 贵阳数值求解过程¯计算标量势S(r)和矢量势V(r)¯解Dirac方程：G(r), F(r)²坐标空间  SRHR ²谐振子基  SRHHO²Woods-Saxon基  SRHSWS和SRHDWS¯求介子场方程的源s(r) ¯计算介子场(r), (r), (r), A(r) 初始化介子场(r), (r), (r), A(r)上述过程迭代直至收敛Horowitz & Serot, NPA368,503(81)Gambhir et al. Ann.Phys.198,132(90)2024/8/3041第十次全国核结构讨论会 贵阳Spin Sym. More conserved <¯For anti-nucleons, M  A  M + V(0)  1 GeV  A  0.3 GeV¯For nucleons, M  |V+(0)|  N  M  N ~ 1.0 GeV¯Therefore |M(A)| > 2|MS(0)| & |M(N)| < |V+(0)|¯Finally2024/8/3042第十次全国核结构讨论会 贵阳《 208Pb反中子能级 M +[V(r)S(r)] [MeV]Zhou, Meng & Ring, PRL91, 262501 (2003)2024/8/3043第十次全国核结构讨论会 贵阳208Pb中子赝自旋-轨道劈裂2024/8/3044第十次全国核结构讨论会 贵阳变形晕核：变形晕？变形核心？奇特的对称性破缺模式？2024/8/3045第十次全国核结构讨论会 贵阳32Mg: N = 20幻数消失？¯For the pairing potential (r r), we use a Gaussian type formula (r r)=0exp[a(r-r0)2/r02]Zhou, Meng & Yamaji, Proceedings of RIKEN workshop 2001Scheit et al., nucl-ex/04010232024/8/3046第十次全国核结构讨论会 贵阳赝自旋-轨道量子数Pseudo quantum numbers are nothing but the quantum numbers of the lower component.Ginocchio, PRL78(97)4362024/8/3047第十次全国核结构讨论会 贵阳核子谱的赝自旋对称性For nucleons, Ò V(r)S(r)=0  spin symmetryü V(r)+S(r)=0  pseudo-spin symmetryGinocchio, PRL78(97)436Meng et al, PRC58(98)628RMeng et al, PRC59 (99)154Chen,Lv,Meng&Zhou, CPL20(03)3582024/8/3048第十次全国核结构讨论会 贵阳反核子谱的自旋对称性 >For nucleons, the smaller component FFor anti-nucleons, the larger component FThe factor is ~400 times smaller for anti nucleons!2024/8/3049第十次全国核结构讨论会 贵阳自旋双重态的波函数2024/8/3050第十次全国核结构讨论会 贵阳稳定核Nucl.TheoryE/A[MeV]Rn[fm]rp [fm]rc [fm]16OSRHR8.0222.5512.5782.699SRHSWS 808.0222.5542.5812.702SRHDWS 808.0142.5532.5802.701SRHHO 258.0342.5512.5772.699Expt.7.9762.69348CaSRHR8.6443.5863.3693.463SRHSWS 808.6463.5833.3683.461SRHDWS 808.6393.5863.3713.464SRHHO 258.6593.5843.3683.462Expt.8.6663.4792024/8/3051第十次全国核结构讨论会 贵阳奇特核：非常丰中子的72Ca¯中子滴线核²双中子分离能n ~ –0.2 MeV >¯坐标空间SRHR与Woods-Saxon基SRHWS >²Rmax = 35 fm²SRHWS与SRHR结果一致¯谐振子基SRHHO >²随着基矢空间的增大，中子半径Rn缓慢增加²若想得到与SRHR同样的中子密度分布和半径， Ncut ~ 902024/8/3052第十次全国核结构讨论会 贵阳奇特核：非常丰中子的72CaSRHSWS2024/8/3053第十次全国核结构讨论会 贵阳球形核相对论Hartree理论：非常丰中子的72CaZhou, Meng & Ring, PRC68,034323(03)Woods-Saxon基结果与格点计算的结果相同2024/8/3054第十次全国核结构讨论会 贵阳相对论平均场理论近期的发展¯耦合常数密度相关的RMF理论²采用密度相关的耦合常数给出核物质的饱和性质¯无规位相近似（RPA）¯相对论Hartree-Fock理论¯基于相对论平均场的投影壳模型Niksic et al., PRC66, 024306 (02)Hofman, Keil, Lensky, PRC64, 034313 (01)Ma & Liu, PRC66, 024321 (02)Long et al., PRC69, 034319 (04)Ma et al., NPA686 (01) 173Parr et al., PRC69 (04) 034312, 054303曹李刚的报告龙文辉的报告Ring et al., NPA694 (01) 249李岩松的报告2024/8/3055第十次全国核结构讨论会 贵阳反核子谱的自旋对称性¯Dirac海的能级结构²中子：16O ~60; 208Pb ~400 》¯自旋轨道耦合 》²16O：p态, <0.5 MeV²208Pb：p态, <0.1MeV；… ；h态，<0.2MeV¯自旋对称性 》Zhou, Meng & Ring, PRL91, 262501 (2003)2024/8/3056第十次全国核结构讨论会 贵阳自旋双重态的波函数Zhou, Meng & Ring, PRL91, 262501 (2003)2024/8/3057第十次全国核结构讨论会 贵阳质子晕的预言Ren et al., PRC53,R572 (96)2024/8/3058第十次全国核结构讨论会 贵阳质子晕核27PLiu et al., PRC69,034326 (04)Fang et al., CPL18,1033 (01)2024/8/3059第十次全国核结构讨论会 贵阳11Li：微观自洽描述Meng & Ring, PRL77,3963 (1996)球对称 相对论连续谱Hartree-Bogoliubov理论2024/8/3060第十次全国核结构讨论会 贵阳超重新核素259DbGan et al., EPJA10, 21 (2001)Long, Meng & Zhou, PRC65, 047306 (2002)2024/8/3061第十次全国核结构讨论会 贵阳。