[論文レビュー] Gamow-Teller (GT$\pm$) strength distributions of $^{56}Ni$ for ground and excited states

Jameel‐Un Nabi, Muneeb Ur Rahman+1 more|arXiv (Cornell University)|Mar 1, 2008

Nuclear physics research studies被引用数 2

ひとこと要約

本研究では、pn-QRPA理論を用いて、$^{56}Ni$の基底状態および励起状態におけるガモフ＝テラー（GT±）遷移強度分布を計算し、予備超新星温度における電子捕獲率の増大を明らかにした。これらの結果は、以前の計算と矛盾し、初期段階のII型超新星の進化をモデル化する上で重要な意味を持つ。

ABSTRACT

Gamow-Teller (GT) transitions play an important and consequential role in many astrophysical phenomena. These include, but are not limited to, electron and positron capture rates which determine the fate of massive stars and play an intricate role in the dynamics of core collapse. These $GT_{\pm}$ transitions rates are the significant inputs in the description of supernova explosions. $GT_{\pm}$ strength function values are sensitive to the $^{56}Ni$ core excitation in the middle extit{pf}-shell region and to the size of the model space as well. We used the pn-QRPA theory for extracting the GT strength for ground and excited states of $^{56}Ni$. We then used these GT strength distributions to calculate the electron extit{and} positron capture rates which show differences with the earlier calculations. One curious finding of this paper is our enhanced electron capture rates on $^{56}Ni$ at presupernova temperatures. These differences need to be taken into account for the modeling of the early stages of Type II supernova evolution.

研究の動機と目的

• 基底状態および励起状態における$^{56}Ni$のガモフ＝テラー（GT±）強度分布を特定すること。
• 中間pf殻領域におけるコア励起とモデル空間サイズの変動がGT強度関数に与える感度を評価すること。
• 得られたGT強度分布を基に、$^{56}Ni$における電子および陽電子捕獲率を計算すること。
• 従来の計算との乖離を特定し、超新星モデル化に与える影響を評価すること。

提案手法

• $^{56}Ni$におけるGT遷移をモデル化するため、陽子-中性子準粒子ランダム位相近似（pn-QRPA）理論の適用。
• pf殻領域におけるコア励起効果を組み込み、GT強度関数の計算を精緻化すること。
• モデル空間サイズを変数として用い、それがGT強度分布に与える影響を評価すること。
• 得られたGT強度分布に基づき、電子および陽電子捕獲率を計算すること。
• 得られた捕獲率を以前の理論的推定値と比較し、乖離を特定すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 基底状態と励起状態との間で、$^{56}Ni$におけるGT±強度分布はどのように変化するか？
• RQ2 中間pf殻領域におけるコア励起は、GT強度関数にどの程度の感度を示すか？
• RQ3 モデル空間サイズが、$^{56}Ni$における計算されたGT強度分布に与える影響は何か？
• RQ4 得られた電子および陽電子捕獲率は何か？ それらは過去の計算とどのように異なるか？
• RQ5 増大した電子捕獲率は、II型超新星の初期進化にどのような意味を持つのか？

主な発見

• pn-QRPAアプローチにより得られた$^{56}Ni$のGT強度分布は、コア励起およびモデル空間サイズの両方に感度を示す。
• 予備超新星温度における$^{56}Ni$の電子捕獲率は、従来の計算と比較して顕著に増大している。
• 増大した捕獲率は、pf殻領域におけるGT強度関数のより良いモデル化に起因する。
• これらの結果は、正確な初期段階の進化シミュレーションを行うために、現在の超新星モデルに更新された捕獲率を組み込む必要があることを示唆する。
• 本研究では、現在の結果と従来の理論的推定値との間に顕著な乖離が特定され、特に電子捕獲率において顕著である。