利用推广的非局域集团模型研究原子核散射态与共振态中的集团结构

Cluster structure is an important research direction in modern nuclear physics. Many nuclear states have cluster structures. Well-known examples include the ground state of 8Be, the Hoyle state of 12C, the inverted doublet band of 20Ne, etc. The non-localized cluster model is a new microscopic cluster model proposed recently and provides theoretical descriptions of the nuclear cluster states based on the picture of non-localized clustering. The non-localized cluster model has been adopted to study nuclear cluster structures in the bound states of many nuclei, as well as the resonance states under the quasi-bound state approximation. This project aims to combine the non-localized cluster model with the R-matrix theory, and develop the generalized non-localized cluster model to provide a unified treatment of not only bound states but also scattering and resonance states. The generalized non-localized cluster model will be applied to study the scattering and resonance states in the alpha-alpha system, with the theoretical results being compared with the experimental data of the alpha-alpha elastic scattering and the spectrum of 8Be. The generalized non-localized cluster model could also be used to study scattering and resonance states in other nuclei. It is an important extension of the original non-localized cluster model and could help deepen our understanding of the cluster phenomena in nuclear physics.

集团结构是现代原子核物理重要的研究方向。许多原子核态都是集团态，著名的例子包括8Be的基态、12C的Hoyle态、20Ne的宇称反转双重转动带，等等。非局域集团模型是近年提出的研究原子核集团态物理性质的新微观模型，基于原子核集团非局域化运动的新图像。非局域集团模型可以研究原子核束缚态中的集团结构，并可以在准束缚态近似下研究共振态中的集团结构。项目计划将非局域集团模型与R矩阵理论相结合，提出推广的非局域集团模型，对束缚态、散射态、共振态中的集团结构提供统一描述。项目计划利用推广的非局域集团模型研究alpha粒子构成的两体系统散射态与共振态的特性，并将理论计算结果同alpha粒子弹性散射与8Be能谱的实验数据进行比较。推广的非局域集团模型同样可以对其他原子核系统的散射态与共振态性质进行理论研究。本项目是对已有的非局域集团模型的重要拓展，将加深对原子核集团现象的理解。

原子核集团效应是原子核物理重要的研究内容，相关理论研究有助于深入理解原子核多体系统物理性质、鉴别新核素与新元素、研究核天体物理中一些关键核反应等。非局域集团模型基于非局域集团化的新图像，认为集团可以在原子核内做非局域运动，是研究原子核集团效应的重要微观模型。非局域集团模型已被用来研究一些轻核束缚态和准束缚态集团结构，得到了有价值的研究成果。本项目将非局域集团模型进一步推广到散射态与共振态，结合R矩阵方法，提出新理论模型，编写新数值程序，可对束缚态、散射态和共振态集团结构做统一描述，计算了alpha+alpha弹性散射相移、8Be核0+、2+和4+态共振能量和衰变宽度等物理量，理论结果和实验数据很好符合，检验了新模型的可靠性。推广的非局域集团模型是对已有非局域集团模型的重要补充和推广，显著扩大了非局域集团化图像的适用范围，为深入研究散射态和共振态集团结构提供了新理论方法。项目负责人还成功将R矩阵方法和本征向量延拓方法推广到入射波边界条件，为研究重离子熔合反应提供了新理论方法；参与提出新能级密度公式，计入alpha集团效应的影响，较好解释了16-18O+16O和16,18O+12,13C熔合蒸发反应alpha出射截面实验数据；参与利用集团模型研究了N=125,126,127等中子素alpha衰变，数值结果与实验数据很好符合。项目执行期间(2020.01.01-2020.12.31)，在原子核物理领域国际著名期刊Physical Review C上发表论文4篇，另有包括2篇第一作者论文在内的多篇相关论文在投，获得中国博士后科学基金第13批特别资助(站中)等荣誉和奖励。