[論文レビュー] Ferro-deformation and shape coexistence over the nuclear chart: 28 < protons (Z) < 50 and 40 < neutrons (N) < 70

Chang-Bum Moon|arXiv (Cornell University)|Apr 11, 2016

Nuclear physics research studies参考文献 2被引用数 4

ひとこと要約

本稿では、Z=40、N=64における突然で強い核子の変形「フェロ変形」を提案する。これは、g7/2軌道の中性子とg9/2軌道の陽子の間に働くスピン軌道相互作用に起因する。NNDCの実験的E(2+)およびE(4+)/E(2+)比を用いて、この現象は擬似殻配置に関連する形状相転移であると特定され、R=3.3が最大変形を示す。また、N=58–60近辺のSrおよびZr同位体における振動モードと回転モードの共存形状が示唆される。

ABSTRACT

With the experimental data at the national nuclear data center, NNDC, we investigate systematically the emerging nuclear structure properties in the first 2+ excited energies, E(2+) and their energy ratios to the first 4+ levels, R = E(4+)/E(2+) in the nuclei over 28 < Z < 50 for protons, and 40 < N < 70 for neutrons. By introducing the pseudo-shell configurations built on the combined subshells, we explain the following phenomena; a semi-double shell closure, a shape phase transition, and a reinforced deformation. The reinforced deformation arises suddenly at Z = 40 (or 38), N = 60 and approaches a maximum value, R = 3.3, as being centered at Z = 40, N = 64. We define this reinforced deformation 'a ferro-deformation', as in the previous study [arXiv:1604.01017]. The shape coexistence would be expected to be, as forming a ferro-deformation, with a strong rotational mode, and a near spherical shape, with a vibrational mode, in the transitional region at N = 58, 60, and 62 for the nuclei, with Z = 38 and 40; 96Sr, 98Sr, 100Sr, and 98Zr, 100Zr, and 102Zr. We suggest that the ferro-deformation should be closely associated with a strong spin-orbital interaction between neutrons in the g7/2 orbital and protons in the g9/2 orbital. Such an isospin dependent spin-orbital interaction, with the same angular momentum, l = 4, reinforces nuclear surface toward a sudden and dramatic deformation, giving rise to the ferro-deformation at the critical point, Z = 40, N = 64. We discuss the similarities and differences of the ferro-deformation between the two critical points; Z = 40, N = 64 and Z = 64, N = 104.

研究の動機と目的

• 28 ≤ Z ≤ 50および40 ≤ N ≤ 70の領域における核の新しい変形形態「フェロ変形」の特定と特徴付け。
• Z=40、N=64における急激で強い変形の原因を、スピン軌道相互作用のアイソスピン依存性によって説明すること。
• 96Sr、100Sr、100Zrのような遷移核における振動モードと回転モードの形状共存を調査すること。
• g7/2およびg9/2の部分殻を組み合わせた擬似殻配置が形状相転移を引き起こす役割を明らかにすること。
• ガンマウ・テラー遷移を通じて、急速中性子捕獲過程（r過程）における核合成を制約するフェロ変形の役割を明らかにすること。

提案手法

• 28 ≤ Z ≤ 50および40 ≤ N ≤ 70の領域における偶-偶核について、National Nuclear Data Center (NNDC) が提供する実験的E(2+)およびE(4+)/E(2+)比を体系的に分析する。
• g7/2およびg9/2部分殻の組み合わせによって形成される擬似殻配置を導入し、集団的挙動をモデル化する。
• 変形パラメータR = E(4+)/E(2+)を用いて、形状相転移およびR=3.3における最大変形を特定する。
• Z=40、N=64およびZ=64、N=104が、部分殻の位相的結合によってフェロ変形が顕在化する臨界点であると特定する。
• 28 < Z < 50、50 < N < 82および50 < Z < 82、82 < N < 126の2領域におけるフェロ変形の比較を通じて、その挙動を分類する。
• l=4を有するg7/2中性子とg9/2陽子の間のアイソスピン依存性スピン軌道相互作用を用いて、急激な変形を説明する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 核図上でZ=40、N=64に見られるR=3.3の急激で最大の変形は、何によって引き起こされるのか？
• RQ2 g7/2中性子とg9/2陽子の間のアイソスピン依存性スピン軌道相互作用は、形状共存および相転移をどのように駆動するのか？
• RQ3 振動モードと回転モードの形状共存が予測される核はどれであり、E(2+)およびR値にどのような特徴が現れるのか？
• RQ4 g7/2およびg9/2軌道に構築された擬似殻配置は、半二重殻閉じ込めおよび強化された変形をどのように説明できるのか？
• RQ5 フェロ変形は、急速中性子捕獲過程（r過程）における核合成を制約するために果たす役割は何か？

主な発見

• フェロ変形はZ=40、N=64で確認され、変形パラメータR = E(4+)/E(2+) = 3.3で最大変形を示し、強い軸対称ローター行動を示す。
• 96Sr、98Sr、100Sr、98Zr、100Zr、102Zr（N=58、60、62）において、振動モードと回転モードの共存形状が予測される。
• この現象は、l=4を有するg7/2中性子とg9/2陽子の間の強いアイソスピン依存性スピン軌道相互作用に起因する。
• 28 ≤ Z ≤ 50および50 ≤ N ≤ 82の領域で、J=21/2およびJ=31/2の容量を有する擬似殻が形成され、半二重殻閉じ込めが観察される。
• Z=40、N=64におけるフェロ変形は、Z=64、N=104におけるものと類似しており、2つの領域（28 < Z < 50、50 < N < 82および50 < Z < 82、82 < N < 126）で異なる分類がなされる。
• アイソスピン依存性スピン軌道相互作用が、ガンマウ・テラー遷移において決定的役割を果たすと提唱され、r過程における核合成に影響を与える。