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      科研人員在理論預言原子核基態性質及滴線的研究中取得進展

        

        近日,中國科學院近代物理研究所核物理中心科研人員與德國慕尼黑工業大學的合作者基于協變密度泛函理論在核結構方面的研究中取得進展。研究團隊結合近年多個國際核物理理論研究組提出的新的協變密度泛函(相互作用,對原子核的基態性質、質子和中子滴線、電荷均方根半徑等重要科學信息開展了系統性研究。相關成果于2月1日發表在Atomic Data and Nuclear Data Tables上。 

        近年來,隨著新一代的大型放射性核束裝置投入使用,科學家利用新的實驗技術能夠精確測量更多奇特原子核的質量和半徑,揭示遠離 穩定谷的奇特核相關的重要物理,進而使人們能夠加深對宇宙中化學元素起源的理解。 

        科研人員基于相對論Hartree-Bogoliubov方法,結合近代物理所團隊及其他幾組國際前沿核物理理論研究組提出的新相互作用函數(PC-L3R、PC-X、DD-MEX、DD-PCX),系統性地研究了質子數為8110的原子核的基態性質,包括結合能、單中子(質子)分離能、雙中子(質子)分離能、中子(質子)均方根半徑以及電荷均方根半徑、費米面和原子核基態的自旋與宇稱。計算結果表明,這幾種相互作用函數預測的束縛核數量分別為9004、9162、7112、6799。 

        研究發現,這些相互作用函數給出了相似的質子滴線,但是在豐中子側PC-L3RPC-X給出了更遠的中子滴線。研究團隊認為可能是由于豐質子側強排斥的庫侖力導致豐質子核的單粒子能上移,從而導致束縛的豐質子核相較于束縛的豐中子核更少,這種情況隨著質子數的增加愈發明顯。而不同的相互作用函數以及對相互作用的選取將對預測的中子滴線位置產生較大影響。該研究對未來核物理實驗及核物理理論研究提供了一定指引。  

         

         圖:三維核素圖中展示了基于相對論Hartree Bogoliubov方法預測的新同位素,其中相互作用選取為PC-L3R。目前實驗上已證實的同位素(白色區域表示)以及穩定核(黑色區域)也被標記在上述三維核素圖中。圖中高度代表其相應預測核素的剩余質量。同時,質子幻數Z=20、28、50、82和中子幻數N=20、28、50、82、126、184、258在圖中均被標記。中子幻數N=184和258還有待實驗證明。(圖/Yi Hua Lam、盧寧) 

        該研究得到了中國科學院戰略性先導科技專項(B類)(No. XDB34020100)、國家自然科學基金面上項目(No. 11775277)和中國科學院國際人才計劃(No. 2019FYM0002)的支持。 

            

        (儲存環核物理室 理論物理室 供稿)  

            

            

        論文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.adt.2023.101635    

        數據下載鏈接:https://github.com/lamyihua/nuclear-ground-state-properties  

        免費下載鏈接:https://authors.elsevier.com/a/1iX2-,26popDOv (有效期至2024年3月22日) 

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