[論文レビュー] Importance of static quadrupole moments for determining collective aspects of nuclear structure: N=Z calculations with four and eight valence particles

S. J. Q. Robinson, T. H. Hoang+3 more|arXiv (Cornell University)|Jul 22, 2013

Nuclear physics research studies被引用数 6

ひとこと要約

本研究では、44Tiから96CdまでのN=Z核における集団的核構造を、複数の相互作用（gxpf1、FPD6、jj44b、jun45）を用いた大規模な殻模型計算により調査した。静的四極子モーメントが集団的振る舞いを特定する上で極めて重要であることが示された。88Ruでは斜面型変形が、92Pdでは振動的振る舞いが明らかになった。一方で、相互作用間で占有数や物理量に顕著な差異が見られ、有効相互作用およびモデル空間の選択に結果が敏感であることが強調された。

ABSTRACT

In this work we look at the low lying nuclear structure of several N=Z nuclei residing between the doubly magic nucei ^{40} Ca and ^{100} Sn. Using large shell model codes we calculate and discuus the systematics of enegies. We show energy levels, B(E2)'s, static quadrupule moments and g factors. In all cases we compare the results of 2 different interactions which yield significanly different occupation numbers. We compare with the simplest versions of the rotational and vibrational models. By examinnig B(E2)'s and static quadrupole moments we make associations with collective models find that in the model space here considered ,{}^{88} Ru is oblate . The quadruple moment of ^{92} Pd is very small consistent with the vibrational model.

研究の動機と目的

• N=Z核における集団的核構造を特定するにあたり、静的四極子モーメントの果たす役割を評価すること。
• 大規模な殻模型計算において、異なる有効相互作用（gxpf1、FPD6、jj44b、jun45）からの予測を比較すること。
• 計算された電磁気的物理量（B(E2)、g因子、Qモーメント）が回転模型および振動模型とどの程度整合するかを評価すること。
• 占有数を変化させた場合の集団的性質への影響およびモデル空間の切断の信頼性を調査すること。
• 異なる相互作用間で生じる結果の差異が、理論的核構造モデルに与える意味を検討すること。

提案手法

• 全スケールの殻模型計算を、普遍的なsd-およびpf殻相互作用（gxpf1、FPD6）および重いN=Z核のためのjj44bおよびjun45相互作用を用いて実施した。
• 励起エネルギー、B(E2)遷移強度、g因子、およびJ=2+、4+、…、20+状態の静的四極子モーメント（Q(J)）を計算した。
• 標準的な式を用いて、単純な回転模型および振動模型と比較した：回転ではB(E2,J→J−2) ∝ J(J−1)²およびQ(J) ∝ J/(2J+3)、振動ではB(E2,J+2→J) ∝ (J+2) が成り立つ。
• 回転模型におけるプロライト型対比斜面型変形の評価に、Q(2+) = -2.02566√B(E2,2→0) の関係を用いた。
• 基底状態および2+状態における最低配置の占有確率を分析し、断片化および集団的性の程度を評価した。
• 異なる相互作用間での物理量の系統的比較を通じて、有効相互作用およびモデル空間の切断への感度を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 静的四極子モーメントは、N=Z核における回転的振るまいと振動的振るまいをどのように区別するのだろうか？
• RQ2 異なる有効相互作用（例：gxpf1対FPD6、jj44b対jun45）は、予測される占有数および電磁気的物理量にどの程度影響を及ぼすのか？
• RQ3 殻模型計算では高スピン領域でB(E2)値が減少するが、これは単純な回転模型の予測とは逆である。その理由は何か？
• RQ4 88Ruおよび92PdにおけるQ(2+)の符号と大きさは、変形形状（プロライト型、斜面型、または振動的）をどのように示唆するのか？
• RQ5 計算されたg因子は、集団模型の予測値Z/A = 0.5とどの程度一致するのか？これは、その背後にある構造にどのような意味を持つのか？

主な発見

• 88Ruの静的四極子モーメントは大きく正である（Q(2+) = 29.0–36.7 eb）、これは典型的なプロライト型期待とは対照的に、強い斜面型変形を示している。
• 92Pdの四極子モーメントは非常に小さく、相互作用によって符号が変わる（jj44bではQ(2+) = 4.6 eb、jun45では-3.5 eb）、これは振動的振るまいに一致する。
• B(E2)値は価電子数に比例して線形に増加する：100Snに相対する4、8、12個の空孔を有する96Cd、92Pd、88Ruでは、それぞれ155、366、579 e²fm⁴である。
• 88RuにおけるB(E2)値は相互作用によって顕著に異なる：jj44bでは578 e²fm⁴、jun45では492 e²fm⁴であり、B(E2)が大きいほど最低配置の基底状態占有率が低くなる。
• 52Feの12+状態は10+状態よりも低いエネルギーにあるが、これはFPD6相互作用では再現されないが、gxpf1ではほぼ degenerate に近い。これは相互作用選択の感度を示している。
• 全核および全相互作用においてg因子は0.54にほぼ一定であり、集団的Z/A = 0.5の予測値および単一-j殻模型の予測値に近く、構造的差異にもかかわらず一貫した磁気的性質を示している。