原子核结构的相对论平均场描述课件

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1、2022-5-17第十次全国核结构讨论会 贵阳1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 20042022-5-17第十次全国核结构讨论会 贵阳2内容提要相对论平均场（RMF）理论简介RMF理论近期应用进展 远离稳定线核结构：中子晕、巨晕、质子晕、激发态晕 原子核的对称性：赝自旋对称性与反核子谱的自旋对称性 超核中的中子晕与超子晕 原子核集体运动：巨共振、磁转动、原子核手征性、形状相变 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 核形变：坐标空间、谐振子基、Woods-Saxon基 单粒子共振态：散射相移法、耦合常

2、数解析延拓法、箱分立化方法 耦合常数密度依赖的 RMF理论 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2022-5-17第十次全国核结构讨论会 贵阳3相对论平均场理论为什么相对论？核子之间的相互作用 包含介子自由度 核子之间相互作用通过交换介子来实现相对论效应 较大的标量势和矢量势 自动给出自旋轨道耦合其它 核物质的饱和性质Coester带 Pb同位素移位（isotope shift in Pb nuclei） 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 Serot & Walecka, Adv. N

3、ucl. 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 2022-5-17第十次全国核结构讨论会 贵阳4相对论理论中的核势r)()(rSrVMeV750MeV50r)(rV)(rSMeV400MeV350 r)()(rSrV2022-5-17第十次全国核结构讨论会 贵阳5Coester带 Brockma

4、nn & Machleidt PRC42, 1965 (1990)饱和核物质：E/A = 161 MeVkF = 1.35 0.05 fm12022-5-17第十次全国核结构讨论会 贵阳6Pb核的同位素移位（Isotope shift）散射相移法（Scattering phase shift method） 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 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） 通过增大耦合常数（即增大势阱深度）使共振态变为束缚

5、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) 2022-5-17第十次全国核结构讨论会 贵阳34散射相移法 Sandul

6、escu et al., PRC68, 054323 (03) 2022-5-17第十次全国核结构讨论会 贵阳35耦合常数解析延拓法（ACCC） Zhang et al., nucl-th/0403013 2022-5-17第十次全国核结构讨论会 贵阳36箱分立化方法 耦合常数密度相关的RMF理论 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

7、, 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2022-5-17第十次全国核结构讨论会 贵阳38新密度相关有效相互作用 PKDDLong et al., PRC69, 034319 (04)2022-5-17第十次全国核结构讨论会 贵阳39总结和展望 RMF理论近期的发展 核形变：坐标空间、谐振子基、Woods-Saxon基 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 耦合常数密度依赖的 RMF理论 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

8、理论近期应用进展 远离稳定线核结构：中子晕、巨晕、质子晕、激发态晕 原子核的对称性：赝自旋对称性与反核子谱的自旋对称性 超核中的中子晕与超子晕 原子核集体运动：巨共振、磁转动、原子核手征性、形状相变 超重原子核结构： 259Db、超重区的幻数、超重超形变核 展望 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 巨晕 | 形变晕 | 激发态晕 与核天体物理相关的核结构 | 超重核结构 高K同质异能态 | 形状相变2022-5-17第十次全国核结构讨论会 贵阳40谢谢2022-5-17第十次全国核结构讨论会 贵阳41数

9、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)坐标空间 SRHR 谐振子基 SRHHOWoods-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)2022-5-17第十次全国核结构讨论会 贵阳42Spin Sym. More conserved 2|MS(0)| & |M(N)| FFMlr

10、SrVdrdrMrSrVMA1)()(141)()(22*2FFMlrSrVdrdrMrSrVMN1)()(141)()(22*2For nucleons, the smaller component FFor anti-nucleons, the larger component FThe factor is 400 times smaller for anti nucleons!241M2022-5-17第十次全国核结构讨论会 贵阳50自旋双重态的波函数2022-5-17第十次全国核结构讨论会 贵阳51稳定核Nucl.TheoryE/AMeVRnfmrp fmrc fm16OSRHR8.0

11、222.5512.5782.699SRHSWS 808.0222.5542.5812.702SRHDWS 808.0142.5532.5802.701SRHHO 258.0342.5512.5772.699Expt.7.9762.69348CaSRHR8.6443.5863.3693.463SRHSWS 808.6463.5833.3683.461SRHDWS 808.6393.5863.3713.464SRHHO 258.6593.5843.3683.462Expt.8.6663.4792022-5-17第十次全国核结构讨论会 贵阳52奇特核：非常丰中子的72Ca中子滴线核双中子分离能n 0

12、.2 MeV 坐标空间SRHR与Woods-Saxon基SRHWS Rmax = 35 fmSRHWS与SRHR结果一致谐振子基SRHHO 随着基矢空间的增大，中子半径Rn缓慢增加若想得到与SRHR同样的中子密度分布和半径， Ncut 902022-5-17第十次全国核结构讨论会 贵阳53奇特核：非常丰中子的72CaSRHSWS2022-5-17第十次全国核结构讨论会 贵阳54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2022-5-17第十次全国核结构讨论会 贵阳55

13、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 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R

14、ing et al., NPA694 (01) 249李岩松的报告2022-5-17第十次全国核结构讨论会 贵阳56反核子谱的自旋对称性Dirac海的能级结构中子：16O 60; 208Pb 400 自旋轨道耦合 16O：p态, 0.5 MeV208Pb：p态, 0.1MeV； ；h态，0.2MeV自旋对称性 Zhou, Meng & Ring, PRL91, 262501 (2003)2022-5-17第十次全国核结构讨论会 贵阳57自旋双重态的波函数Zhou, Meng & Ring, PRL91, 262501 (2003)2022-5-17第十次全国核结构讨论会 贵阳58质子晕的预言R

15、en et al., PRC53,R572 (96)2022-5-17第十次全国核结构讨论会 贵阳59质子晕核27PLiu et al., PRC69,034326 (04)Fang et al., CPL18,1033 (01)2022-5-17第十次全国核结构讨论会 贵阳6011Li：微观自洽描述Meng & Ring, PRL77,3963 (1996)球对称 相对论连续谱Hartree-Bogoliubov理论2022-5-17第十次全国核结构讨论会 贵阳61超重新核素259DbGan et al., EPJA10, 21 (2001)Long, Meng & Zhou, PRC65, 047306 (2002)