复标度方法的相对论发展及其对奇特核研究

探测奇特核结构与性质是当前核物理领域十分重要的前沿课题之一，是国际新一代大科学装置的主要科学目标之一，也是理论关注的热点课题。奇特核的价核子束缚能低、包括连续态在内的多重耦合影响大、同位旋效应显著等，恰当处理连续谱的贡献、自洽处理形变与对关联对于认识奇特核结构有特殊的重要性。本项目发展原子核物理中的协变密度泛函理论，将复标度方法(CSM)拓展到相对论平均场(RMF)理论框架，建立统一描述束缚态、共振态和连续谱的RMF-CSM理论，研究奇特核的单粒子束缚和共振态的能级结构、单粒子共振态(Gamow态)的能量和寿命，分析形变对Gamow态能级结构和壳层演化的影响。进一步考虑对关联，将连续谱中的共振态和束缚态耦合起来，分析形变和连续谱中的共振态在奇特核结构中所扮演的重要角色以及耦合的重要性，对实验上已经发现的奇特现象给予合理的描述和解释，预言一些可能存在的新奇特核结构，为实验探测奇特核提供参考。

奇特核研究是核物理领域十分重要的前沿课题之一。传统的原子核理论主要基于稳定核发展起来，在描述奇特核的结构和性质方面遇到了挑战，发展描述奇特核的理论成为急需解决的问题之一。本项目发展描述奇特核的理论，将复标度方法(CSM)引入到相对论平均场(RMF)理论框架，建立统一描述束缚态、共振态和连续谱的RMF-CSM理论，研究奇特核的单粒子能级结构及其演化规律、单粒子共振态(Gamow 态)的能量和寿命；发展描述形变奇特核的RMF-CSM理论，研究形变奇特核的单粒子共振态，分析形变对单粒子共振态的能级结构及壳层演化的影响，对实验上已经发现的形变奇特核给予合理的描述和解释，预言一些可能存在的形变奇特核，为实验探测奇特核提供参考。在国家自然科学基金项目：复标度方法的相对论发展及其对奇特核研究（11175001）的支持下，经过项目组全体成员四年的艰苦工作，取得了如下主要成果：发展了描述轴对称形变核单粒子共振态的理论，导出了理论公式，设计了数值计算程序，研究了形变核的单粒子共振态，解释了31Ne形变晕现象；发展了描述单质子共振态的RMF-CSM理论，考虑了库仑交换项的贡献，对原子核的质子共振给予了很好描述，发现库仑交换项对质子共振能量的影响在0.4-0.6MeV范围，对理解原子核的质子共振有参考价值；将复标度方法拓展到描述形变核的相对论平均场理论框架，发展了描述形变核的RMF-CSM理论，研究了A=31形变核的单粒子共振态，取得了比耦合道方法更加丰富的结果；将格林函数方法引入到RMF-CSM理论框架，建立了RMF-CGF理论，更加方便和准确地确定了共振态的位置和宽度。利用RMF-CSM和RMF-CGF理论，系统研究了球形核的单粒子共振态，对SN、ZR、PB同位素的能级结构和演化规律给予了很好描述；利用RMF-CSM和RMF-CGF理论，系统研究了形变核的单粒子共振态，解释了实验上方向的31Ne和37Mg形变晕现象，预言了一些可能存在的形变晕核。这些研究对发展奇特核的理论，认识远离稳定核的结构与性质，预言可能存在的奇特核和奇特现象有重要意义，对实验探测奇特核有参考价值。