核多体理论的的发展及投影壳模型在丰中子区的应用

The nuclear projected shell model, co-established by the present funding applicant, is a microscopic model for nuclear structure study, especially for structure of deformed nuclei in median to heavy mass regions. Since the past twenty years or so, the model has been successful in a wide range of applications. However, the current interests in nuclear properties under the extreme conditions and the questions about nuclear structure of neutron-rich nuclei asked by nuclear astrophysics require that the model be further generalized. After a careful survey about the present status of the field, we propose the following studies: 1) to introduce the new idea of the Pfaffian method into the projected shell model, in order to push the model application towards the high-spin extremes by expanding the model space; 2) to extend the projected shell model to describe the case of axial asymmetry; and 3) to explore the feasibility of the projected shell model to treat the soft nuclei in transitional regions. These theoretical developments are closely related to the current frontiers of experimental nuclear physics worldwide.

原子核投影壳模型是申请人参与创立的一种研究原子核的微观结构、特别是形变的中重核结构的模型。该模型在过去的20年中的许多应用中取得了成功。但随着目前人们的研究兴趣往极端条件下原子核性质方面的转移，尤其是近年来核天体物理对丰中子原子核结构信息的需求，我们必须对投影壳模型做进一步的推广和完善。本课题以理论创新为主导，结合国内外相关研究领域的发展现状与动态以及大型科学实验装置所提出的要求，计划开展以下几个方面的工作：1）在多体计算中引入全新的Pfaffian算法，用以扩大模型空间，从而将模型推广到高自旋和高激发的极限；2）推广投影壳模型对非轴对称情况的一般描述；3）利用生成坐标方法推广投影壳模型至过渡区软形变核。以上这些理论发展都与当前国际实验核物理的前沿课题紧密结合。

本面上项目“核多体理论的发展及投影壳模型在丰中子区的应用”是关于发展原子核投影壳模型的一个理论项目。原子核投影壳模型是项目申请人在上世纪80年代参与创立的一个研究原子核的微观结构、特别适用于研究形变的中重核结构的模型。该模型在过去近30年来的许多应用中取得了很大成功。但随着目前人们的研究兴趣往极端条件下原子核性质方面的转移，尤其是近年来核天体物理对丰中子原子核结构信息的需求，我们必须对投影壳模型做进一步的推广和完善，使模型能够在高自旋和高激发能的原子核激发区、以及与天体核合成相关的物理问题中得以广泛应用。本课题以理论创新为主导，结合国内外相关研究领域的发展现状与动态以及大型科学实验装置所提出的要求，采用量子多体理论计算中先进的算法，开展了以下几个方面的工作：1）在投影壳模型计算程序中引入了全新的Pfaffian算法，大大地扩大了模型空间，从而将模型推广到高自旋和高激发的应用极限；2）通过系统计算，将推广的投影壳模型应用到不同的形变核区和同位素链，定量地计算了原子核能谱、跃迁几率，详细研究了这些核的集体转动和准粒子激发性质；3）基于Pfaffian算法，发展了不稳定原子核β衰变的Gamow-Teller跃迁的计算程序，从而可以提供天体核合成网络计算所需的输入量。以上的这些理论发展紧密结合当前国际前沿课题，特别注意了和国内外实验核物理研究的紧密合作。