[論文レビュー] First order shape transition and critical point nuclei in Sm isotopes from relativistic mean field approach

Jie Meng, W. Zhang+3 more|arXiv (Cornell University)|Dec 16, 2003

Nuclear physics research studies参考文献 1被引用数 42

ひとこと要約

本研究では、BCS対応を組み込んだ微視的四極子制約付き相対論的平均場（RMF）モデルを用いて、Sm同位体における球形から軸対称歪みの第一準位形状相転移を調査した。148Sm、150Sm、152Sm は、U(5)球形相とSU(3)歪み相の間の転移を示す臨界点核であると特定され、NL1、NL3、NLSH、TM1 という全4つの相互作用において、軟らかなポテンシャルエネルギー表面と変化する単粒子スペクトルによって裏付けられた。

ABSTRACT

The critical point nuclei in Sm isotopes, which marks the first order phase transition between spherical U(5) and axially deformed shapes SU(3), have been investigated in the microscopic quadrupole constrained relativistic mean field (RMF) model plus BCS method with all the most used interactions, i.e., NL1, NL3, NLSH and TM1. The calculated potential energy surfaces show a clear shape transition for the even-even Sm isotopes with $N = 82\sim 96$ and the critical point nuclei are found to be $^{148}$Sm, $^{150}$Sm and $^{152}$Sm. Similar conclusions can also be drawn from the microscopic neutron and proton single particle spectra.

研究の動機と目的

• Sm同位体における球形（U(5)）と軸対称歪み（SU(3)）相の間の第一準位形状相転移の微視的起源を調査すること。
• 極度に軟らかな歪みを特徴とする臨界点核が、自己無撞着な微視的フレームワーク内で特定可能かどうかを検証すること。
• 相対論的平均場アプローチを用いて、殻構造の進化と対応相関が形状転移をどのように駆動するかを検討すること。
• 複数のパラメータセットを用いたポテンシャルエネルギー表面と単粒子スペクトルの分析を通じて、核におけるX(5)臨界点対称性を検証すること。
• 現象論的臨界点モデルとAb initio微視的核構造計算との間のギャップを埋めること。

提案手法

• 144Sm から 158Sm までの偶-偶Sm同位体について、四極子制約付き相対論的平均場（RMF）理論を用いてポテンシャルエネルギー表面を計算した。
• 結果の妥当性を確保するため、広く用いられている4つのRMFパラメータセット（NL1、NL3、NLSH、TM1）を用いた。
• 基底状態および形状制約付き状態における対応相関をBCS法で取り扱った。
• 球形状態と歪み状態の間の結合エネルギー差を計算し、形状の軟らかさを定量化し、臨界点行動を同定した。
• 陽子および中性子の単粒子準位を分析し、殻構造の進化と形状転移の相関を検証した。
• 全パラメータセット間で結果を比較し、臨界点核同一定義の整合性と信頼性を確認した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 どのSm同位体が最も軟らかな歪みを示し、球形から軸対称歪み形状への第一準位相転移の臨界点を示すか？
• RQ2 微視的RMFフレームワークで計算されたポテンシャルエネルギー表面は、X(5)臨界点対称性の予測をどの程度反映しているか？
• RQ3 単粒子準位の進化と殻ギャップの変化が、Sm同位体における観察された形状転移とどの程度相関しているか？
• RQ4 148Sm、150Sm、152Sm という臨界点核が、複数のRMFパラメータセットにおいて一貫して同定可能か？
• RQ5 対応相関と歪みエネルギー障壁は、球形相と歪み相の間の転移領域をどのように形作っているか？

主な発見

• 148Sm、150Sm、152Sm のポテンシャルエネルギー表面は、β2歪みにおいて極めて軟らかく、第一準位相転移の臨界点を示している。
• 152Sm では、NL1で9.51 MeV、NL3で8.02 MeV、NLSHで6.59 MeV、TM1で3.38 MeV の球形状態と基底状態の間の結合エネルギー差が観測され、高い形状軟らかさが確認された。
• 148Sm ではNL1で2.26 MeV、NLSHで2.72 MeV の歪みに対するエネルギー障壁が観測され、球形から臨界点行動への移行が示された。
• 単粒子スペクトルの分析から、148Sm と 150Sm ではN=82殻ギャップが著しく弱体化し、154Sm 以降でN=94に新たな歪みギャップが出現していることが分かった。
• 144Sm の基底状態は球形で12 MeV の障壁を示し、154–158Sm は明確に歪んでいることから、同位体系列全体における形状の完全な進化が確認された。
• 全4つのパラメータセット（NL1、NL3、NLSH、TM1）で一貫した結果が得られ、148Sm、150Sm、152Sm が臨界点核として強く支持された。