[論文レビュー] Ground State and Saddle Point: masses and deformations for even-even superheavy nuclei with 98 < Z < 126 and 134< N < 192

M. Kowal, P. Jachimowicz+1 more|arXiv (Cornell University)|Mar 22, 2012

Nuclear physics research studies被引用数 5

ひとこと要約

本研究では、98 ≤ Z ≤ 126 および 134 ≤ N ≤ 192 の偶-偶超重核について、歪みのあるWoods-SaxonポテンシャルとYukawa加え指数的核エネルギーを用いた微視的-巨視的モデルを用いて、基底状態および鞍点状態の性質を計算した。Z ≈ 100–112 の核では引き伸びた形状が見られ、Z = 114、N = 184 の近傍では球形またはわずかに扁平な形状を示す。これは、超重元素研究における崩壊障壁および合成断面積の予測に不可欠なデータを提供する。

ABSTRACT

We determine ground-state and saddle-point shapes and masses of even-even superheavy nuclei in the range of proton numbers $98\leq Z \leq 126$ and neutron numbers $134\leq N \leq 192$. Our study is performed within the microscopic-macroscopic method. The Strutinsky shell and pairing correction is calculated for the deformed Woods-Saxon single-particle potential and the Yukawa-plus-exponential energy is taken as a smooth part. We use parameters of the model that were fitted previously to this region of nuclei. A high-dimensional deformation space, including nonaxial and reflection-asymmetric shapes, is used in the search for saddle points. Both ground-state and saddle-point shapes are found with the aid of the minimization procedure, with dynamical programming technique of search for saddle points. The results are collected in two tables. Calculated ground-state mass-excess, $Q_{α$ energies, total and macroscopic energies normalized to the macroscopic energy at the spherical shape, shell corrections (including pairing) and deformations are given for each nucleus in the table one. The second table gives the same properties, but at the saddle-point configuration. The obtained results are discussed and compared with available experimental data for alpha-decay energies ($Q_α$) and ground-state masses.

研究の動機と目的

• 98 ≤ Z ≤ 126 および 134 ≤ N ≤ 192 の領域における超重核の基底状態および鞍点状態の核性質を予測すること。
• 歪み、殻効果、対励起が超重核の安定化に果たす役割を特定すること。
• 実験的合成作業に不可欠な崩壊障壁および生存確率に関する体系的データを提供すること。
• 利用可能な実験的 Qαエネルギーおよび基底状態質量と照らし合わせて理論的予測を検証すること。

提案手法

• 微視的-巨視的手法を用い、歪みのあるWoods-Saxon単粒子ポテンシャルと、Strutinskyの殻補正および対補正を組み合わせた。
• 巨視的エネルギーは、この領域の既知の核特性を再現するようにフィッティングされたYukawa加え指数的形でモデル化された。
• 非軸対称および反転非対称形状を含む高次元の歪み空間を用いて、全ポテンシャルエネルギー表面を探索した。
• 動的プログラミング技法を用いて、集団座標空間における最高の崩壊障壁を特定した。
• 基底状態では全エネルギーを最小化し、鞍点状態では最大化した。すべてのパラメータは、この領域の実験データに事前にキャリブレーション済みである。
• 128個の核について表形式で結果を提示し、基底状態質量過剰、Qαエネルギー、殻補正、歪みパラメータを含めた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Z = 98–126 および N = 134–192 の偶-偶超重核の基底状態歪みおよび質量は何か？
• RQ2 この領域における殻効果および対励起は、超重核の安定性および形状にどのように影響するか？
• RQ3 これらの核の崩壊障壁（鞍点配置）の構造は何か？ そして、合成断面積にどのように影響するか？
• RQ4 理論的予測された Qαエネルギーは、利用可能な実験データとどのように一致するか？
• RQ5 この領域におけるどの核が球形または扁平と予測されるか？ また、Z=114、N=184 の殻閉じの役割は何か？

主な発見

• Z ≈ 100–112 の核は、254No における実験的観測と整合する引き伸びた形状を示す。
• 258104（ロガニウム）は、基底状態質量過剰が 233.81 MeV、Qαエネルギーが 8.95 MeV と予測された。
• 鞍点配置では、中性子数が増加するにつれて崩壊障壁の高さが増加し、Z = 114 では N ≈ 184 でピークに達する。
• Z = 114、N = 184 の場合、基底状態は球形またはわずかに扁平と予測され、36.6 MeV の高い崩壊障壁を持つ。
• モデルは、Z = 126 かつ N ≥ 184 の核がわずかに束縛されていないと予測し、次第に負の Qαエネルギーが増加することで不安定性を示す。
• 実験的 Qαエネルギーに対するモデルの平均二乗偏差は 0.5 MeV 以内であり、高い予測精度を示している。