基于协变密度泛函理论的有效核力研究

论文摘要

基于核力介子交换图像建立的协变密度泛函（CDF）理论,包含相对论平均场（RMF）模型和相对论Hartree-Fock（RHF）近似,在描述原子核多体系统性质方面取得了巨大的成功,已经成为研究原子核结构特性的重要理论平台之一。在CDF理论中,一般通过拟合原子核与核物质的粗块性质来确定介子-核子耦合常数,从而得到所谓的有效相互作用,即有效核力。然而,基于不同物理考虑所得到的有效核力在应用于原子核结构特性研究时,仍存在较大的不确定性。针对这一问题,论文试图构建CDF理论下有效核力与现实核力之间的联系。在CDF理论框架下,考虑密度依赖的介子-核子耦合与Fock项的贡献,利用新发展的现实核力约束零密度处的有效核力,通过拟合原子核与核物质性质,发展新的有效核力,并应用于原子核结构性质研究。具体内容包括以下几个方面。基于协变密度泛函理论的质子放射性研究作为对协变密度泛函理论中有效核力的检验,基于RMF近似下的有效相互作用DD-MEδ计算了近球形质子发射核的质子放射性半衰期。相似重整化群方法首次被用于提取阻碍质子出射的位垒,自然地给出了自旋-轨道耦合势等其他相对论修正项。半衰期的计算采用了WKB近似,并实现了谱因子的自洽计算。理论计算的半衰期很好地符合了实验数据,确认了CDF理论能够可靠地描述丰质子原子核。基于协变密度泛函理论的新有效核力的发展从相对论的单玻色子交换势出发,通过拟合真空中自由核子-核子散射的散射相移和氘核的结合能,构建了仅包含σ、δ、ω、ρ和π等五个介子自由度的现实核力LZh1。新的现实核力对所选观测量的描述与Bonn势具有同等的精度。从零密度极限的假设出发,即密度依赖的介子-核子耦合常数在零密度处取为现实核力的强度,通过拟合核物质的饱和性质和原子核的粗块性质,发展了RHF近似下新的有效相互作用LZh1-E。新的有效相互作用能够合理地描述选定观测量的性质,支持零密度极限的假设。作为对新有效相互作用LZh1-E的检验,考查了核物质的能量泛函、自能和状态方程,以及原子核的结合能、电荷密度分布和单粒子能级结构,并与已有的有效相互作用进行了对比。新的有效相互作用LZh1-E对上述核物质和原子核相关性质的描述有着与其他有效相互作用相比拟的精度,并且能够消除58和92处的假壳结构。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 第二章 基本理论公式
•   2.1 拉氏量密度
•   2.2 自由核子-核子散射的相对论描述
•     2.2.1 协变的散射方程
•     2.2.2 螺旋态基和分波分解
•     2.2.3 散射相移的计算
•     2.2.4 单玻色子交换势
•   2.3 协变密度泛函理论
•     2.3.1 哈密顿量密度
•     2.3.2 运动方程
•     2.3.3 Hartree-Fock近似
•     2.3.4 相对论Hartree-Fock近似下的核物质
•     2.3.5 相对论Hartree-Fock近似下的球形原子核
• 第三章 单玻色子交换势：从现实核力到有效核力
•   3.1 相对论单玻色子交换势
•     3.1.1 观测量的选取
•     3.1.2 拟合方法和数值细节
•     3.1.3 结果和讨论
•   3.2 从现实核力到有效核力：零密度极限假设
•     3.2.1 零密度极限假设
•     3.2.2 新的有效拉氏量的参数调试
•   3.3 小结
• 第四章 协变密度泛函理论中有效相互作用的应用
•   4.1 质子放射性半衰期的计算
•     4.1.1 模型方法
•     4.1.2 结果和讨论
•     4.1.3 小结
•   4.2 新有效相互作用LZh1-E的检验
•     4.2.1 核物质的描述
•     4.2.2 球形原子核的描述
•     4.2.3 小结
• 第五章 总结与展望
• 参考文献
• 插图
• 表格
• 在读期间的研究成果
• 致谢

文章来源

类型: 博士论文

作者: 赵强

导师: 龙文辉,Jér(?)me Margueron

关键词: 协变密度泛函理论,介子交换,现实核力,有效核力,零密度极限,质子放射性

来源: 兰州大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 物理学,核科学技术

单位: 兰州大学

分类号: O571

总页数: 82

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