原子核磁矩的相对论理论研究

As one of the most important physics observables, nuclear magnetic moment gives rich information about the nuclear structure and has attracted the attention of nuclear physics since the early days. Although the microscopic self-consistent relativistic theory has succeeded in describing many nuclear ground-state properties, the extension to study nuclear magnetic moment is quite limited and unsatisfactory. The present project will combine the research status of nuclear magnetic moment and the working foundation of applicant, to investigate the magnetic moment in relativistic framework. The main contents include: 1) Develop the relativistic theory with meson exchange current (MEC) and configuration mixing (CM), systematically study the magnetic moment of odd-A nuclei with LS and j-j closed shell plus or minus one nucleon and investigate the effect of Dirac sea on nuclear magnetic moment; 2) Study the dependence of the nuclear magnetic moment on different models: finite-range meson exchange and zero-range point coupling model, and explore the contributions from Fock term and meson-nucleon tensor coupling. It is expected to improve the relativistic description of nuclear magnetic moment and find the new physics after including the Dirac sea, Fock term and meson-nucleon tensor coupling.

作为原子核的基本静态性质之一，原子核磁矩反映了丰富的核结构信息，一直是核物理研究关注的焦点。目前在相对论框架下可统一、微观、自洽地描述原子核大多数的基态性质，但原子核磁矩的相对论描述是核物理中的一个难题。本课题将结合当前国内外原子核磁矩的研究现状，以及申请人的工作基础，在相对论框架下对原子核磁矩进行研究。主要研究内容包含：发展包含介子交换流和组态混合效应的相对论理论模型，系统研究LS和j-j闭壳加减一个核子的奇 A原子核的磁矩，并考察Dirac海对原子核磁矩的贡献；同时研究有限程介子交换和零程点耦合相互作用的相对论模型的选取对原子核磁矩描述的影响，探讨相对论框架下交换项和介子核子张量耦合项对原子核磁矩描述的贡献等。通过本项目的研究，力求完善研究原子核磁矩的相对论方法，改善对原子核磁矩的描述，寻找Dirac海，交换项和介子核子张量耦合项带来的新物理。

原子核磁矩反映了丰富的核结构信息，磁矩的理论研究，特别是原子核磁矩的相对论理论描述，一直是核结构研究中的难题。本项目主要在相对论框架下对原子核磁矩进行研究，发展了考虑奇时间场，介子交换流和一阶、二阶组态混合效应的相对论理论模型，可以自洽、统一和微观的描述核素图上双闭壳加减一个核子原子核的磁矩，完善了原子核磁矩的相对论理论研究。对208Pb附近jj闭壳加减一个核子原子核的磁矩，研究表明, 无需引入任何参数，考虑介子交换流和组态混合效应，相对论计算很好的再现了实验结果，并好于早前的非相对论理论的描述，同时也表明π介子对磁矩描述的重要性。还研究采用有限程介子交换和零程点耦合相互作用的相对论模型的选取对原子核磁矩描述的影响。分别以16O和40Ca附近的球形奇A原子核和形变奇A核33Mg为例，研究奇时间场对磁矩的贡献，探索形变奇A原子核磁矩的相对论理论研究。..另外，对于微观机制与原子核磁矩密切相关的奇特转动现象——磁转动和反磁转动，在相对论理论框架下开展研究取得了成果：研究了86Y和86Sr中的磁转动现象，清晰地呈现了剪刀机制，与实验结果符合；同时基于实验数据分析和理论计算发现112In中一例候选反磁转动带。此外，系统研究了轻核区奇奇和奇A原子核中奇时间场对结合能和奇偶质量差的影响以及三轴形变效应对轻核区偶偶原子核结合能和转动能修正的影响，改善了轻核区偶偶原子核结合能和中子数N=20壳能隙的描述。.