[論文レビュー] alpha-cluster structure of 18Ne

M. Barbui, Alexander Volya+16 more|arXiv (Cornell University)|Jun 21, 2022

Nuclear physics research studies被引用数 1

ひとこと要約

本研究では、テキサスA&M大学のTexATアクティブターゲット検出器を用いて、逆運動学における14O + 4Heの共鳴的弾性散乱を用い、18Neにおけるアルファクラスター構造を調査した。マルチチャネルR行列解析を用いて、スペクトロスコピックパラメータを抽出し、鏡核18Oと強い類似性を示した。高励起状態におけるクラスタリングの増強、特にスーパー放射メカニズムによるものであることが明らかになった。

ABSTRACT

In this work we study alpha-clustering in 18Ne and compare it with what is known about clustering in the mirror nucleus 18O. The excitation function of 18Ne was measured in inverse kinematics from the resonant elastic scattering reaction of 14O on 4He in the excitation energy range from 8 to 17 MeV, using the active target TexAT. The analysis was performed using a multi-channel R-matrix approach. Detailed spectroscopic information is obtained from the R-matrix analysis: excitation energy of the states, spin and parity as well as partial alpha and total widths. This information is compared with theoretical models and previous data. Clustering structures appear to be robust and mostly isospin symmetric. A good correspondence was found between the levels in 18O and 18Ne. We carried out an extensive shell model analysis of the experimental data. This comparison suggests that strongly clustered states remain organized in relation to the corresponding reaction channel identified by the number of nodes in the relative alpha plus core wave function. The agreement between theory and experiment is very good and especially useful when it comes to understanding the clustering strength distribution. The comparison of the experimental data with theory shows that certain states, especially at high excitation energies, are significantly more clustered than predicted. This indicates that the structure of these states is collective and is aligned towards the corresponding alpha reaction channel.

研究の動機と目的

• 逆運動学における共鳴的弾性散乱を用いて、18Neにおけるアルファクラスター状態を調査すること。
• 18Neのスペクトロスコピック性質とその鏡核18Oを比較し、クラスタリングにおける同位スピン対称性を評価すること。
• スーパー放射および粒子-空孔配置がクラスタリング強度を生成する役割を評価すること。
• FSUハミルトニアンを用いた殻模型計算がN≠Z核に対して予測力を持つかどうかを検証すること。
• 広い励起エネルギー範囲にわたる18Neと18Oにおけるクラスタリング強度分布の体系的比較を提供すること。

提案手法

• テキサスA&M大学のTexATアクティブターゲット検出器を用いて、逆運動学における14O+4Heの励起関数を測定した。
• 励起エネルギー、スピン、パリティ、部分幅および全幅を抽出するためにマルチチャネルR行列解析を採用した。
• 系統的不確かさを最小限に抑えるために、以前の14C+α研究と同一のR行列コードを用いた。
• 粒子-空孔およびクラスター配置をモデル化するために、FSUハミルトニアンを用いた広範な殻模型計算を実施した。
• TexAT検出器におけるトラック再構築および粒子同定に、ホフ変換を適用した。
• クラスタリング強度分布の評価のために、実験データと理論予測の詳細な比較を実施した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 18Neにおけるアルファクラスター状態は、18Oにおけるそれとどの程度類似しているか。これにより、クラスタリングにおける同位スピン対称性が確認されるか。
• RQ2 励起エネルギーにわたる18Neと18Oにおけるアルファクラスター強度の分布は、どのように比較できるか。
• RQ3 18Neの高励起状態における強化されたクラスタリングを生成するスーパー放射の役割は何か。
• RQ4 FSUハミルトニアンを用いた殻模型計算は、観測されたスペクトロスコピック性質およびクラスタリング強度をどの程度正確に再現できるか。
• RQ5 18Neの特定のJπ状態におけるクラスタリング強度を支配する主要な粒子-空孔配置は何か。

主な発見

• 18Neと18Oの準位間に強い類似性が確認され、アルファクラスター状態における同位スピン対称性が裏付けられた。
• 18Neの複数のJπ状態が、大きなアルファ次元なし還元幅を示しており、強いクラスタリングを示している。
• 18Neの高励起状態では、理論予測をはるかに上回るクラスタリングが観測され、集団的挙動の兆候であると示唆された。
• 非混合殻模型では、クラスタリング強度が各Jπチャネルごとに1つまたは数個の状態に集中していることが示された。
• スーパー放射メカニズムが、18Neおよび18Oにおける広いアルファクラスター状態の形成を主因として同定された。
• FSUハミルトニアンを用いた殻模型計算は実験と良好に一致しており、特にクラスタリング強度分布の再現において優れた結果を示した。