协变密度泛函理论对电生超核能谱影响的探究

Electromagnetic reaction can produce proton-deficit mirror hypernuclei and provide a unique way to study nuclear transitions and high spin non-natural parity states. With fast development of instruments and equipments, more interests are evoked in topic of electro-production of hypernuclei. However, theoretical description of relativity in exotic hypernuclear spectra is limited. Covariant density functional theory can well describe bulk and single-particle properties of nuclei in a self-consistent way. Where, strong interaction between Dirac nucleons is pictured via exchange of mesons with various relativistic spin and isospin quantum numbers. Here, we will consider effects on hypernuclear spectra of electro-production from covariant density functional theory. Available Isobaric models for corresponding elementary process will be applied. Accurate binding energies and bound state wave functions for hyperon and nucleons are obtained in a covariant density functional theory with newly developed effective meson-baryon interaction PK1-Y sets. Excitation spectra of hypernuclei is calculated in plane wave impulse approximation PWIA and distorted wave impulse approximation DWIA for a wide mass range. Non-natural parity states, relativity effects, isospin symmetry and properties of exotic hypernuclei are focused.

电磁产生反应可生成缺质子镜像超核，是研究核跃迁的干净探针和高自旋非自然宇称态的独特工具。目前，超核电生反应截面较小的缺点已被高强度束流设备(如CEBAF)所弥补，随着大型实验装置的陆续建成和使用，该课题重又引起人们的兴趣。但在相关理论研究中，对超核电生过程的相对论描述尚有待深入。为此，本项目拟研究协变密度泛函理论对电生超核能谱的影响，K介子电生基本过程用Isobaric模型描述，束缚能、波函数等核结构信息来自于协变密度泛函理论，在平面波冲量近似和扭曲波冲量近似下系统地研究整个核素范围内的超核能谱，主要关注超核能谱内的非自然宇称态、相对论效应的适用性、镜像超核的同位旋对称性及奇特超核性质等。由于需要同时考虑核结构、反应粒子的运动学和电生基本过程的动力学，该研究具有一定的挑战性；另外，本项目与目前正在进行和计划中的几个大实验项目相关，是如今实验兴趣所在，值得进行理论探讨。

超核物理是核物理研究的一个重要分支，是基本粒子相互作用研究不可或缺的一部分。随着科技的发展，高分辨率的超核能谱实验已不复是难事，弱作用的K介子可在核内部产生大的动量转移和强的自旋翻转，缺质子的镜像超核成为了研究高自旋态及核跃迁的干净探针和独特工具。相关理论研究多是由壳模型得出结构信息，也有部分夸克-介子耦合模型的计算，但电生反应超核能谱的相对论描述较少。本项目主要用协变密度泛函理论来研究超核电生过程，尤其关注其相对论描述。通过Isobaric模型来描述K介子的电生基本过程，用协变密度泛函理论得到束缚能、波函数等相关结构信息，在平面波脉冲近似和扭曲波近似下分别看超核结构对能谱的影响。通过对各Isobaric模型的分析，我们验证了描述E93-018数据的SLA模型和KMAID模型，同时选取了WJC模型做比较。结果说明，没有普适性的基本过程模型，在不同能区和不同初始条件下，需要加倍注意基本过程模型的选取。伴随着新实验结果的发布，需要随时保持对基本模型的敏锐性并尝试验证、修正模型。我们已经实现了球对称和平面波近似情形下的电生过程求解，完成了单粒子波函数、粒子-空穴组态下的计算。