协变密度泛函理论对原子核中Lambda超子杂质效应的谱学研究

随着高分辨率探测器的建造和不断升级，实验上测量了越来越多Lambda超核的低激发谱数据，为揭示原子核中超子-核子相互作用、超子自旋-轨道相互作用以及超子杂质效应等提供了重要的途径。超核谱学性质研究已经成为核物理学研究中最重要的课题之一。本项目拟发展包含Lambda超子自由度的三轴形变的协变密度泛函理论，并由此构建五维集体Bohr哈密顿量，开展原子核中Lambda超子杂质效应的谱学研究。一方面，通过比较有无Lambda超子时原子核的低激发能谱和电磁跃迁强度，定量给出Lambda超子杂质效应对原子核结构的影响。分析Lambda超子-核子耦合强度对原子核低激发谱的影响，给出超子-核子相互作用强度信息。另一方面，采用该理论模型系统研究Lambda超子对从轻到重原子核的基态以及激发态性质的影响，找到Lambda超子杂质效应比较明显的原子核，为世界上各大实验室对超核谱学的实验研究提供重要的理论依据。

自从本世纪初实验上发现Lambda超子对p-壳原子核具有很强的收缩效应之后，超子杂质效应成为核物理学研究中重要的课题之一。本项目基于三轴形变的协变密度泛函理论模型，定量地研究了Lambda超子对p以及sd-壳原子核低激发态性质的影响。(1)基于点耦合密度泛函，发展了含超子的三轴形变的相对论平均场模型，并由此构建了微观五维集体Bohr哈密顿量，定量研究了超子分别处于最低正、负宇称态时对sd壳原子核低激发谱的影响，揭示了不同轨道超子的形变驱动效应以及形变对超子结合能影响的微观机制。本研究定量地揭示了最低正宇称态超子驱动超核具有较弱的集体性，而最低负宇称态超子有助于驱动超核出现较大的形变。研究发现，超子对sd壳原子核半径的收缩效应远小于对其集体属性的改变。（2）从密度泛函出发，首次利用投影以及生成坐标方法得到跃迁密度，通过求解超子与核芯激发态之间的耦合，发展了适合于超核低激发谱性质研究的微观超核结构模型。以8Be+Lambda为例，计算了其低激发能谱以及电磁跃迁性质，很好地再现了实验数据，并为确定较高能级的自旋-宇称提供理论依据。 该工作为超核谱学数据的分析提供了理论基础。此外，我们广泛地开展了其他相关核物理的研究工作，包括无中微子双beta衰变中核矩阵元的相对论效应，76Kr激发谱中三轴形变效应的重要性，动力学耦合对“气泡”结构的减弱效应，以及原子核形状共存以及形状演化等。本项目共发表论文26篇。培养硕士生3名。项目负责人和成员多次参加国内外核物理会议并报告本项目的研究成果。