[論文レビュー] Alpha-decay half-lives, alpha-capture and alpha-nucleus potential

V. Yu. Denisov, A. A. Khudenko|arXiv (Cornell University)|Feb 4, 2009

Nuclear physics research studies参考文献 30被引用数 77

ひとこと要約

本稿では、核力、クーロン力、および角運動量項を含む一貫したα-核力ポテンシャルを用いて、α崩壊半減期とα捕獲断面積を統一的に記述する微視的モデルを提示する。スピン、パリティ、および四極子・十六極子歪みを完全に取り入れたモデルは、344例の基底状態から基底状態へのα崩壊と5つのα捕獲系において、実験データと優れた一致を示し、全核種においてlog10(T1/2)の平均二乗誤差が0.62である。

ABSTRACT

The alpha-decay half-lives and the alpha-capture cross-sections are evaluated in the framework of unified model for alpha-decay and alpha-capture. In the framework of this model the alpha-decay and alpha-capture are considered as penetration of the alpha-particle through the potential barrier formed by nuclear, Coulomb and centrifugal interactions between alpha-particle and nucleus. The spins and the parities of parent and daughter nuclei as well as the quadrupole and hexadecapole deformations of daughter nuclei are taken into account for evaluation of the alpha-decay half-lives. The alpha-decay half-lives for 344 nuclei and the alpha-capture cross-sections of 40Ca, 44Ca, 59Co, 208Pb and 209Bi agree well with the experimental data. The evaluated alpha-decay half-lives within the range 10^{-9}

研究の動機と目的

• 同一のα-核力ポテンシャルを用いて、α崩壊とα捕獲の両過程を記述する統一的理論枠組みを構築すること。
• 娘核のスピン、パリティ、および四極子／十六極子歪みを組み込むことで、α崩壊半減期の予測精度を向上させること。
• α崩壊とα捕獲反応の実験データを統合的に用いて、α-核力ポテンシャルを高精度に決定すること。
• 角運動量項および歪み効果が透過確率および崩壊定数に与える影響を評価すること。
• 広範な範囲（10−9 から 1038 s）にわたる1246個のα壊変元素について、α崩壊半減期の包括的表を作成すること。

提案手法

• α崩壊と捕獲の主な障壁として、核力、クーロン力、および角運動量項を組み合わせた統一的α-核力ポテンシャルを構築する。
• 親核および娘核のスピン・パリティ量子数を考慮し、部分波寄与を正しく割り当てる。
• 娘核の四極子および十六極子歪みをポテンシャル障壁計算に組み込む。
• WKB近似を用いて透過係数およびα崩壊半減期を透過確率から計算する。
• α崩壊半減期（344例の基底状態遷移）およびα捕獲断面積（40Ca, 44Ca, 59Co, 208Pb, 209Bi）の実験データに合わせて、α-核力ポテンシャルのパラメータをフィッティングする。
• 同一のポテンシャルを崩壊および捕獲過程の両方に適用し、相互に一貫した相互作用を保証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 同一の統一的α-核力ポテンシャルが、α崩壊半減期とα捕獲断面積の両方を正確に記述できるか？
• RQ2 娘核の四極子および十六極子歪みが、α崩壊半減期の予測にどのように影響を与えるか？
• RQ3 スピンおよびパリティの影響が、α崩壊分岐比および透過確率に与える影響は何か？
• RQ4 角運動量項を含めることで、α捕獲断面積の計算精度がどのように向上するか？
• RQ5 本モデルは、歪みを有する核および奇質量数核を含む広範なα壊変元素において、実験データをどの程度正確に再現できるか？

主な発見

• 本モデルは、344例の基底状態から基底状態への遷移において、α崩壊半減期の常用対数（log10(T1/2)）の平均二乗誤差が0.6248に達する。
• 40Ca, 44Ca, 59Co, 208Pb, 209Biにおけるα捕獲断面積は、クーロン障壁付近で実験データと良好に一致する。
• 重い核（Z ≥ 82）では平均二乗誤差が0.7170に増加するが、dasgupta や royer や gupta の他の経験的モデルと比較して顕著に低い。
• 十六極子歪みの組み込みにより、特に歪みを有する核のα崩壊半減期の記述が改善される。
• 本モデルは、1246個のα壊変元素について、10−9 s から 1038 s の極めて広い範囲にわたるα崩壊半減期を正確に再現する。
• 208Pbおよび209Biの計算されたα捕獲断面積は、実験データと良好に一致し、障壁付近でのポテンシャルの正確性が裏付けられる。