[論文レビュー] Low energy 0+ excitations in 158Gd

Jorge G. Hirsch, Gabriela Popa+4 more|Redalyc (Universidad Autónoma del Estado de México)|May 18, 2005

Nuclear physics research studies参考文献 22被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、擬似SU(3)モデルを用いて¹⁵⁸Gdにおける低エネルギーの0⁺状態を調査し、3.1 MeV未満の複数の0⁺状態の励起エネルギーを良好に再現した。しかし、モデルは基底状態バンドへのB(E2)遷移強度を2桁以上小さく見積もっており、集団的性の正確な記述には、イントラーダーオルビタルの配置とペアリング相互作用による構成混合の組み込みが不可欠であることを示唆している。

ABSTRACT

High precision (p,t) studies of the deformed nucleus 158Gd allowed the observation of 13 excited 0+ states below an excitation energy of 3.1 MeV. This high density of low energy states, and particularly their measured B(E2) transition strengths to the first excited 2+ state challenge nuclear models. The pseudo SU(3) model, which successfully describes many excited bands in Dy isotopes, is used to analyze this nuclei. We have fairly good reproduction of most of the states but the absence of actively including nucleons occupying intruders orbits may be the reason for the observed limitations of the model.

研究の動機と目的

• 標準的核モデルが挑戦を受ける、¹⁵⁸Gdにおける低エネルギー0⁺状態の高密度の起源を理解すること。
• 擬似SU(3)モデルがこれらの0⁺状態のエネルギー準位と電磁遷移強度を記述する適用可能性を検証すること。
• 特に基底状態バンドへの遷移における実験的B(E2)値を再現できない擬似SU(3)モデルの限界を特定すること。
• イントラーダーオルビタルと構成混合の組み込みが、これらの状態における集団的性の記述をどのように改善できるかを検討すること。

提案手法

• バリオン数と角運動量が良い状態として構成された多体系状態を、擬似SU(3)カップリング状態として構築し、イントラーダー軌道は有効電荷を用いて取り扱う。
• ハミルトニアンには、回転子に類似した項（a₀, a₂, a₃, a_sym）とK²項を含め、エネルギー準位と慣性モーメントをフィッティングする。
• 計算は2つの基底状態配置で実施する：制限された空間（ケース1）と、擬似スピン0, 1, 2状態を含む拡大された配置空間（ケース2）。
• 0⁺状態から2₁⁺（基底状態バンド）および2γ⁺（γバンドヘッド）へのB(E2)遷移強度を計算する。
• パラメータ最適化は、a₃を最初の0⁺状態エネルギーに合わせ、a_symを準位間隔を制御し、K²係数を2γ⁺状態エネルギーを調整するために調整する。
• 変形したニルソンポテンシャル（ε₂ = 0.25）を用いて、価電子軌道の占有状態を決定する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 擬似SU(3)モデルは、3.1 MeV未満の¹⁵⁸Gdにおける観測された13個の0⁺状態の励起エネルギーを再現できるか？
• RQ2 0⁺状態から基底状態バンド（2₁⁺）への計算されたB(E2)遷移強度が、0.9〜6.4 W.u.の実験値と顕著に乖離するのはなぜか？
• RQ3 配置空間の拡大が、低エネルギー0⁺状態およびそれらの電磁遷移の記述をどの程度改善するか？
• RQ4 イントラーダーオルビタルと構成混合は、基底状態バンドへのB(E2)強度を強化する役割を果たすか？
• RQ5 B(E2)値が3.1 MeV未満で分散しているという観測事実を、擬似SU(3)モデルは説明できるか？

主な発見

• 拡大された配置空間を用いた擬似SU(3)モデルは、3 MeV未満の7つの低エネルギー0⁺状態を再現でき、計算されたエネルギーは実験値と良好に一致する。
• 基底状態バンド（2₁⁺）への計算されたB(E2)強度はすべて0.08 W.u.未満であり、実験値（0.9〜6.4 W.u.）と比較して2桁小さい。
• γバンドヘッド（2γ⁺）へのB(E2)強度は顕著に大きく、いくつかのケース（例：ケース2では7.79 W.u.）では1 W.u.を超える。これはγバンド遷移における集団的性が強いことを示唆する。
• モデルが基底状態バンドへのB(E2)を再現できないことは、0⁺状態の波動関数に、E2集団的性を強化する配置の混合が不十分であることを示している。
• イントラーダーオルビタルとペアリング相互作用による構成混合の組み込みが、これらの状態における集団的性の記述を改善するための必須の次なるステップであると特定された。
• 結果から、現在の擬似SU(3)フレームワークではイントラーダーオルビタルの寄与が活性化されていないため、観測されたB(E2)強度の分散を再現する能力に制限があることが示唆される。