N=Z原子核低激发态的质子—中子配对关联

Nucleon-pair correlations are very important in nuclear physics. Many efforts have been devoted to understanding proton-proton and neutron-neutron pair correlations. Proton-neutron pair correlation was suggested to play a key role in low-lying states of N=Z nuclei. However, there is no conclusive evidence for dominance of proton-neutron pairs in nuclear wave functions. In recent years, with new-generation facilities of radioactive beams, the study of N=Z nuclei with mass number around 100 near the proton drip line is realizable in laboratories, which provides a great opportunity for studying proton-neutron pairs. Nowadays proton-neutron pair correlation attracts much attention of nuclear physicists in the world. In this project we study proton-neutron pair correlation in the frameworks of the nuclear shell model and the nucleon-pair approximation with isospin symmetry, with our focus on three aspects: (1) the microscopic mechanism of odd-even staggering in binding energies for nuclei in the sd shell, with focus on the origins of odd-even staggering in proton-neutron interactions and Wigner effect; (2) negative-parity states and non-yrast states of Cd-96, for which we shall analyze the validity of T=1 pair approximation and T=0 proton-neutron pair approximation; (3) low-lying states of N=Z odd-odd nuclei, with focus on the pair approximation in T=0 low-lying states of triple-proton-triple-neutron systems.

核子配对关联在原子核物理中很重要，以往的研究主要关注于质子—质子配对和中子—中子配对，虽然长期以来人们认为质子—中子配对在N=Z原子核低激发态中可能占据重要地位，然而目前没有明确证据表明质子—中子配对在波函数中是主导成分。近年来借助于新一代放射性束流装置，人们可以测量质量数100左右质子滴线附近N=Z原子核的性质，这为研究质子—中子配对提供了理想平台，质子—中子配对关联是当今国际上原子核物理研究的热点问题之一。本项目计划用原子核壳模型和同位旋守恒的配对近似理论研究N=Z原子核低激发态的质子—中子配对，重点研究以下三个问题：(1)sd壳原子核结合能奇偶性的微观机制，主要讨论质子—中子相互作用奇偶性和Wigner效应的起源；(2)Cd-96原子核负宇称态和非晕转态，考察T=1配对近似和T=0质子—中子配对近似的有效性；(3)N=Z奇奇核低激发态，研究三质子—三中子系统T=0低激发态的物理图像。

核子配对关联在原子核物理中很重要。近年来借助于新一代放射性束流装置，人们可以测量滴线附近不稳定原子核的性质，这为研究质子—中子配对提供了理想平台。本项目基于原子核壳模型、同位旋守恒的配对近似理论、相互作用玻色子模型对原子核基态和低激发态结构展开研究，取得了系列研究成果，主要包括：1)解释sd壳原子核质子—中子相互作用的微观机制，指出单极相互作用对质子—中子相互作用和原子核对称能有重要贡献，同位旋矢量和同位旋标量对力是偶偶核和奇奇核结合能出现额外增强的主要原因。2)研究Cd-96原子核的T=0低激发态，指出同位旋矢量的SD配对和同位旋标量自旋平行质子—中子配对是波函数的主要组元。3)研究N=Z奇奇核Na-22、Cl-34、V-46、Ga-62和Ag-94的T=0低激发态，指出两准粒子激发组态只能解释极少数的低激发态。4)研究单幻原子核S配对关联，指出随机相互作用下的核子不倾向于配对，但随机相互作用下多核子系统的单核子分离能仍然出现奇偶性。5)研究随机相互作用下sd玻色子的集体运动，指出U(5)、SU(3)和SU(3)共轭群极限对集体运动的贡献，并给出了对应于非谐振子模型的α线性关联的对称性起源。6)提出用于描述邻近四个原子核同位旋相似态的新局域质量代数关系式，指出库伦相互作用和同位旋不守恒核核相互作用在质量关系中发挥重要作用。7)通过核子配对基研究单j壳多核子系统的近似解和精确解，给出j=7/2、9/2、11/2轨道上任意两体相互作用的本征态解析表达式。