[論文レビュー] Kinetic symmetry energy of nucleonic matter with tensor correlations

O. Hen, Bao-An Li+2 more|arXiv (Cornell University)|Aug 4, 2014

Pulsars and Gravitational Waves Research参考文献 3被引用数 1

ひとこと要約

本稿では、核子系物質における運動的対称性エネルギー E^kin_sym(0) の解析的モデルを提案し、特に中性子-陽子対における短距離テンソル相関を考慮する。中間エネルギー衝突からの実験的自由中性子／陽子比を用いて、E^kin_sym(0) = 3.8 ± 0.7 MeV を導出する。これは、自由フェルミガスモデルが予測する 12.5 MeV より顕著に低減されており、核密度 ρ に依存する E^kin_sym(ρ) の解析的表現も提示する。

ABSTRACT

sym( 0), equals the dierence in the per-nucleon kinetic energy between pure neutron matter (PNM) and symmetric nuclear matter (SNM), which is often calculated in a simple Fermi gas model. However, experiments show that about 20% of nucleons in nuclei belong to high-momentum correlated pairs. Short-range correlations (SRC) due to the tensor force acting predominantly on neutron-proton pairs shift nucleons to high momentum in SNM where there are equal numbers of neutrons and protons, but have almost no eect in PNM. We present an approximate analytical expression for E kin( 0) of correlated nucleonic matter. We further constrain our model with data on free neutron/proton ratios measured recently in intermediate energy nucleus-nucleus collisions to obtain E kin sym( 0) = 3:8 0:7 MeV. This result agrees qualitatively with microscopic many-body calculations and diers signicantly from the 12.5 MeV obtained for a free Fermi gas with no correlations. We also present an approximate analytical expression for the kinetic symmetry energy of correlated nucleonic matter as a function of nuclear density, E kin sym( ).

研究の動機と目的

• 核子系物質、特に対称核物質（SNM）および純中性子物質（PNM）において、テンソル力に起因する短距離相関（SRC）を扱うモデルの構築を目的とする。
• 相関を無視する自由フェルミガス近似を越えて、運動的対称性エネルギー E^kin_sym(0) を定量化することを目的とする。
• 中間エネルギー核-核衝突からの最新の自由中性子／陽子比の実験データを用いて、モデルを制約することを目的とする。
• 相関のある核子系物質における核密度 ρ に依存する運動的対称性エネルギー E^kin_sym(ρ) の解析的表現を導出することを目的とする。

提案手法

• 主に中性子-陽子対に起因する、テンソル力に起因する短距離相関（SRC）を組み込み、SNM では核子を高運動量状態にシフトさせるが、PNM ではその効果がほとんどないことを考慮する。
• 摂動的アプローチを用いて、SNM と PNM 間の単位核子あたりの運動エネルギー差を計算し、SRC の効果を考慮する。
• 中間エネルギー核-核衝突からの実験的自由中性子／陽子比を用いて、モデルのパラメータを固定する制約条件とする。
• 相関に起因する運動エネルギーの修正に基づき、E^kin_sym(ρ) を核密度 ρ の関数として解析的に導出する。
• 導出された E^kin_sym(0) を自由フェルミガスモデルの予測値（12.5 MeV）および微視的多体計算と比較する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 テンソル力に起因する短距離相関は、自由フェルミガスモデルと比較して、対称核物質における運動的対称性エネルギーにどのように影響を与えるか？
• RQ2 相関を含めた場合の運動的対称性エネルギー E^kin_sym(0) の値は何か？ また、標準的なフェルミガスモデルの予測と比較するとどうなるか？
• RQ3 中間エネルギー衝突からの実験的自由中性子／陽子比は、相関のある核子系物質における運動的対称性エネルギーをどの程度制約するか？
• RQ4 短距離相関の効果を含めた、密度に依存する解析的表現 E^kin_sym(ρ) を導出できるか？

主な発見

• 短距離相関を含めた場合、運動的対称性エネルギー E^kin_sym(0) は 3.8 ± 0.7 MeV に求められ、自由フェルミガスモデルの予測値 12.5 MeV より顕著に低減されている。
• E^kin_sym(0) の低減は、主にテンソル力相関の非対称的効果に起因する：SNM では np 対に起因して核子が高運動量状態にシフトするが、PNM ではその効果は無視できるほど小さい。
• モデルの予測は、微視的多体計算と定性的に一致しており、SRC が運動エネルギー寄与を変化させることの妥当性が裏付けられる。
• 核密度 ρ に依存する運動的対称性エネルギー E^kin_sym(ρ) の解析的表現が導出され、核密度全域におけるその挙動のさらなる研究が可能になる。
• 中間エネルギー衝突からの実験的中性子／陽子比は、モデルの定量的予測を固定する上で重要な制約条件を提供している。