[論文レビュー] Effects of short-range correlations on nuclear symmetry energy within a modified Gogny-Hartree-Fock energy density functional approach

Bao-Jun Cai, Bao-An Li|arXiv (Cornell University)|Mar 25, 2017

Nuclear physics research studies被引用数 1

ひとこと要約

本論文は、短距離相関（SRC）、特に中性子-陽子対が核対称性エネルギーに与える影響を、単一核子運動量分布に高運動量尾を組み込んだ修正された Gogny-Hartree-Fock (GHF) エネルギー密度関数（EDF）を用いて調査している。主な発見は、スピンに依存するSRCが運動量分布を顕著に変化させ、フェルミ海からの陽子の枯渇を強化し、対称性エネルギーの密度依存性を変化させることであり、スピン断面的因子や陽子・中性子皮の共存に影響を及ぼす。

ABSTRACT

The strongly isospin-dependent tensor force leads to short-range correlations (SRC) between neutron-proton (deuteron-like) pairs much stronger than those between proton-proton and neutron-neutron pairs. As a result of the short-range correlations, the single-nucleon momentum distribution develops a high-momentum tail above the Fermi surface. Because of the strongly isospin-dependent short-range correlations, in neutron-rich matter a higher fraction of protons will be depleted from its Fermi sea and populate above the Fermi surface compared to neutrons. This isospin-dependent nucleon momentum distribution may have effects on: (1) nucleon spectroscopic factors of rare isotopes, (2) the equation of state especially the density dependence of nuclear symmetry energy, (3) the coexistence of a proton-skin in momentum space and a neutron-skin in coordinate space (i.e., protons move much faster than neutrons near the surface of heavy nuclei). In this talk, we discuss these features and their possible experimental manifestations. As an example, SRC effects on the nuclear symmetry energy are discussed in detail using a modified Gogny-Hartree-Fock (GHF) energy density functional (EDF) encapsulating the SRC-induced high momentum tail (HMT) in the single-nucleon momentum distribution.

研究の動機と目的

• 中性子過剰核における核子の運動量分布を形作るスピンに依存する短距離相関（SRC）の役割を理解すること。
• SRC が引き起こす高運動量尾が、特に核対称性エネルギーの密度依存性に与える影響を検討すること。
• SRC 効果の実験的兆候、例えば運動量空間における陽子皮や座標空間における中性子皮の形成を探索すること。
• SRC 効果を高運動量尾を有する単一核子分布に組み込むことにより、修正された Gogny-Hartree-Fock エネルギー密度関数（EDF）を構築・適用すること。

提案手法

• 短距離相関（SRC）効果を単一核子運動量分布における高運動量尾（HMT）を介して取り入れた、修正された Gogny-Hartree-Fock（GHF）エネルギー密度関数（EDF）を用いる。
• HMT は、スピンに依存する張力項による、相対運動量が大きい中性子-陽子対の確率の増大を表現するための現象論的導入である。
• 核子のスピン非対称性を考慮し、陽子と中性子の運動量分布を区別する。中性子過剰物質では、陽子がフェルミ海からより強く枯渇する。
• 修正された EDF を用いて、密度の関数として対称性エネルギーを計算し、運動量分布に SRC 効果を明示的に組み込む。
• この手法により、状態方程式およびスピン断面的因子の自己無撞着な計算が可能となり、SRC による運動量空間効果を組み込むことができる。
• 形式的枠組みにより、陽子皮（運動量空間）と中性子皮（座標空間）の共存が、陽子と中性子に対するSRC効果の差異から生じることの分析が可能になる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 スピンに依存する短距離相関は、中性子過剰核における単一核子運動量分布にどのように影響を与えるか？
• RQ2 SRC が引き起こす高運動量尾は、核対称性エネルギーの密度依存性にどのような影響を与えるか？
• RQ3 SRC 効果は、運動量空間における陽子皮と座標空間における中性子皮の形成にどのように寄与するか？
• RQ4 SRC の観測可能な影響は、希少核のスピン断面的因子にどのような影響を及ぼすか？
• RQ5 修正された Gogny-Hartree-Fock EDF は、対称性エネルギーおよび関連する核性質における SRC 効果を正確に捉えられるか？

主な発見

• スピンに依存する短距離相関により、中性子過剰物質において、フェルミ海から枯渇し、高運動量状態に励起される陽子の割合が、中性子よりも高くなる。
• 修正された Gogny-HF EDF を用いて単一核子運動量分布に高運動量尾（HMT）を組み込むことで、核対称性エネルギーの密度依存性が変化する。
• 中性子-陽子相関が強いことから、陽子は中性子よりも顕著な高運動量尾を示し、運動量空間における陽子皮が生じる。
• モデルは、運動量空間における陽子皮と座標空間における中性子皮の共存を予測しており、これは差異のあるSRC効果に起因する。
• SRC 効果は、価電子核子の運動量分布を変化させることにより、希少核におけるスピン断面的因子に顕著な影響を与える。
• 修正された EDF アプローチは、対称性エネルギーおよび関連する核構造現象における SRC 効果を一貫して研究するためのフレームワークを提供する。