基于微观核力的有限核和中子-中子散射截面研究

论文摘要

原子核物理是重要的物理学基础学科,并与天体物理、宇宙起源、天体演化等密切相关。不稳定核的实验和理论研究是核物理发展的前沿之一。从现实核力出发的ab-initio方法是理论核物理的研究热点之一。从Bonn核力出发,详细讨论了Dirac-Brueckner-Hartree-Fock方法对核物质的研究。DBHF考虑短程关联效应可以基于裸核子-核子相互作用描述核物质的饱和性质,然而非相对论BHF计算的结果位于Coester线上,除非借助于三体力。相对论DBHF可以产生密度依赖的排斥作用,使结果更加靠近经验范围。DBHF方法通常采用拟合法或投影法给出核子自能的标量和矢量成分。Subtracted T Matrix投影基矢选择能够较好地同时考虑标量、矢量和赝标量介子的贡献,得到合理的核子自能。密度泛函理论通过拟合核物质和有限核的性质得到密度依赖的有效核力,广泛应用于核结构和核反应研究。另一方面,直接从裸核力出发,DBHF方法由于其复杂性主要局限于核物质研究,近年来直接采用DBHF方法研究有限核的工作也取得了一些进展。本工作在核物质的DBHF计算得到的核子Dirac自能的基础上,完成了标量势US和矢量势UO随核子密度、能量和同位旋密度变化的参数化形式,利用改进的定域密度近似（ILDA）方法将自能直接应用于有限核的研究。假设了US和UO的密度函数形式,其系数与核子能量存在线性相关性,而同位旋部分与同位旋不对称度存在抛物线相关性。为了更好地描述有限核的性质,利用有限核基态性质约束标量势和矢量势的低密度行为,完成了自能的参数化。根据定域的核子密度和同位旋密度的空间分布得到US和UO的空间分布;同时由于自能的能量相关性,每条单粒子能级的US和UO不同;引进高斯分布考虑核子的有限大小可以给出有限核的表面效应,称为ILDA方法。本章将DBHF微观计算的有效相互作用G矩阵推广到研究有限核,得到的有限核结果较好。基于高精度的现实核力CD-Bonn研究中子-中子散射截面,其是高密度中子输运模拟的重要输入量之一,而实验上缺少中子靶,只能通过理论研究中子-中子散射。首先,基于核力的介子交换理论,讨论了单介子和多介子交换过程对核力的电荷无关性破缺（CIB）和电荷对称性破缺（CSB）的贡献。低能质子-中子和质子-质子散射截面,以及间接提取的中子-中子散射长度和有效力程,是核力CIB和CSB的实验测量。然后,基于CD-Bonn核力计算的中子-中子散射能量相关的分波相移,根据S矩阵理论计算了中子-中子散射截面,填补了CENDL库空白,并与ENDF/B-VIII.0数据库的结果做了比较。α衰变是重核和超重核的主要衰变方式之一,目前还没有很好的方法计算α衰变预形成概率。在相对论Hartree-Bogoliubov模型给出的中子和质子单粒子能级的基础上,定义了微观的价核子（空穴）数,基于NpNn机制提出了计算α衰变预形成概率的简单公式。α粒子预形成概率与衰变母核的核结构有关,位于费米面附近的价核子容易在剩余相互作用影响下形成较紧密的α粒子结团。NpN机制反映了价中子-价质子剩余相互作用与核子集体运动的线性关系。我们计算了闭壳N=126附近的钋、氡、镭和钍四条同位素链的α衰变预形成概率,可以再现根据α衰变半衰期提取的结果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
•   1.1 核力
•   1.2 Dirac-Brueckner-Hartree-Fock方法
•   1.3 有限核的协变密度泛函理论
•   1.4 Barcelona-Catania-Paris泛函模型
•   1.5 小结和论文框架
• 第二章 基于DBHF和ILDA的有限核基态性质研究
•   2.1 DBHF的核子自能参数化
•     2.1.1 对称核物质中的核子自能
•     2.1.2 核子自能的同位旋相关性
•     2.1.3 低密度区域的修正
•   2.2 ILDA方法研究有限核基态性质
•     2.2.1 结合能和半径
•     2.2.2 自旋-轨道劈裂
•   2.3 小结
• 第三章 中子-中子散射截面的理论研究
•   3.1 核子-核子相互作用
•     3.1.1 核力的介子交换理论
•     3.1.2 提取中子-中子散射长度
•     3.1.3 CD-Bonn核力
•   3.2 核子-核子散射问题
•     3.2.1 动量空间两体散射:Lippmann-Schwinger方程
•     3.2.2 分波法和核子-核子散射S矩阵
•     3.2.3 散射长度和有效力程
•   3.3 核子-核子散射截面
•     3.3.1 中子-质子和质子-质子散射截面的实验测量
•     3.3.2 中子-中子散射截面和角分布
•   3.4 小结
• 第四章 基于RHB单粒子能级的α粒子预形成概率研究
•   4.1 α衰变预形成概率的系统学研究
•   4.2 基于RHB单粒子能级研究α衰变预形成概率
•   4.3 小结
• 第五章 总结与展望
• 参考文献
• 在学期间的研究成果
• 致谢

文章来源

类型: 博士论文

作者: 孙小东

导师: 张鸿飞,续瑞瑞

关键词: 现实核力,核力,方法,有效相互作用矩阵,改进的定域密度近似,中子中子散射,衰变预形成概率

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: O571.5

总页数: 109

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