[論文レビュー] {alpha}+{alpha}+t cluster structures and {sup 12}C(0{sub 2}{sup +})-analog states in {sup 11}B

Taiichi Yamada, Y. Funaki|arXiv (Cornell University)|Dec 15, 2010

Nuclear physics research studies参考文献 1被引用数 35

ひとこと要約

本研究は、ガウス展開法に基づくα+α+t直交条件モデル（OCM）を用いて、11Bにおける3/2⁻および1/2⁺状態のクラスター構造を調査した。3/2₃⁻状態はα+α+t閾値付近に位置し、(0Sₐ)²(0Sₜ)構成（確率65%）を持つ希釈なα+α+tクラスター状態であり、12Cにおけるホイリー状態に類似したα凝縮的挙動を示さない。一方、1/2₂⁺状態は3/2₃⁻状態とパリティ二重項を形成し、同様のクラスターガス的性質を示すことが判明した。

ABSTRACT

The structure of 3/2{sup -} and 1/2{sup +} states in {sup 11}B is investigated with an {alpha}+{alpha}+t orthogonality condition model (OCM) based on the Gaussian expansion method. Full levels up to the 3/2{sub 3}{sup -} and 1/2{sub 2}{sup +} states around the {alpha}+{alpha}+t threshold (E{sub x}=11.1 MeV) are reproduced consistently with the experimental energy levels. It is shown that the 3/2{sub 3}{sup -} state located around the {sup 7}Li+{alpha} threshold has an {alpha}+{alpha}+t cluster structure, whereas the 3/2{sub 1}{sup -} and 3/2{sub 2}{sup -} states have a shell-model-like compact structure. We found that the 3/2{sub 3}{sup -} state does not possess an {alpha}-condensate-like nature analogous to the 0{sub 2}{sup +} state of {sup 12}C (Hoyle state) which has a dilute 3{alpha}-condensate structure described by a (0S{sub {alpha}}){sup 3} configuration with about 70% probability, although the monopole transition strength of the former is as large as that of the latter. We discuss the reasons why the 3/2{sub 3}{sup -} state does not have the condensate character. On the other hand, the 1/2{sub 1}{sup +} state just below the {sup 7}Li+{alpha} threshold has a cluster structure that can be interpreted as a parity-doublet partner of the 3/2{sub 3}{sup -} state. We indicatemore » that the 12.56-MeV state (J{sup {pi}}=1/2{sub 2}{sup +}) just above the {alpha}+{alpha}+t threshold observed in the {sup 7}Li({sup 7}Li,{sup 11}B{sup *})t reaction, etc., is of the dilute cluster-gas-like configuration and is a strong candidate for the product states of clusters, having a configuration of (0S{sub {alpha}}){sup 2}(0S{sub t}) with about 65% probability, from the analyses of the single-cluster motions in {sup 11}B. The structure property of the 1/2{sup +} resonant state is analyzed with the complex scaling method.« less

研究の動機と目的

• 11Bにおけるα+α+t閾値付近の低励起3/2⁻および1/2⁺状態のクラスター構造を理解すること。
• 11Bにおける3/2₃⁻状態が12Cにおける0₂⁺ホイリー状態に類似したα凝縮的挙動を示すかどうかを特定すること。
• 7Li(7Li,11B*)t反応で観測された1/2₂⁺共鳴状態の構成および空間的構造を同定すること。
• 特に(0Sₐ)²(0Sₜ)状態のクラスター構成とそのパリティ二重項形成との関係を明らかにすること。
• 高精度な少数体モデルを用いて、これらの共鳴状態におけるモノポール遷移強度およびクラスター力学を分析すること。

提案手法

• 11Bにおける三体クラスター力学を記述するため、ガウス展開法を用いたα+α+t直交条件モデル（OCM）を採用した。
• 1/2₂⁺共鳴状態の構造を分析し、崩壊特性を抽出するために複素スケーリング法を用いた。
• 特に(0Sₐ)²(0Sₜ)構成のクラスター構成確率を計算し、クラスターガス的性質を評価した。
• 実験値と良好に一致するように、11.1 MeV付近の励起エネルギーにおける3/2₃⁻および1/2₂⁺状態までの全エネルギー準位を再現した。
• 構成分析を通じて、3/2₁⁻や3/2₂⁻のようなコンパクトなシェル模型的構造と、3/2₃⁻や1/2₂⁺のような拡張したクラスター構造とを区別した。
• 構造的差異にもかかわらず、3/2₃⁻状態と12Cにおける0₂⁺状態との間のモノポール遷移強度を比較し、集団的性質の類似性を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 11Bにおける3/2₃⁻状態は、12Cにおける0₂⁺ホイリー状態に類似したα凝縮的挙動を示すか？
• RQ2 7Li(7Li,11B*)t反応で観測された1/2₂⁺状態の主なクラスター構成は何か？
• RQ3 3/2₃⁻および1/2₂⁺状態の構造的性質は、特にパリティ二重項形成の観点からどのように関連しているか？
• RQ4 α凝縮的性質を示さないにもかかわらず、3/2₃⁻状態がホイリー状態と同等の大きなモノポール遷移強度を示すのはなぜか？
• RQ5 11Bにおける1/2₂⁺共鳴状態の空間的広がりおよびクラスターガス的性質は何か？

主な発見

• α+α+t閾値付近に位置する3/2₃⁻状態は、(0Sₐ)²(0Sₜ)構成確率約65%を持つ希釈なα+α+tクラスター構造を示す。
• 12Cにおける0₂⁺ホイリー状態と同等の大きなモノポール遷移強度を示すが、α凝縮的挙動を示さない。
• α+α+t閾値よりわずかに高い位置に存在する1/2₂⁺状態は、(0Sₐ)²(0Sₜ)構成を持つ希釈クラスターガス的状態であり、7Li(7Li,11B*)t反応からの実験データと整合的である。
• 3/2₃⁻状態は1/2₂⁺状態とパリティ二重項を形成しており、両者のクラスター構成に強い相関があることが示された。
• 3/2₁⁻および3/2₂⁻状態は、コンパクトでシェル模型的構造を示すのに対し、3/2₃⁻および1/2₂⁺状態は拡張したクラスター構造を示す。
• 複素スケーリング法により1/2₂⁺状態の共鳴的性質が確認され、大きなクラスター相関を有する希釈クラスターガス状態としての割り当てを支持する結果が得られた。