[論文レビュー] Quark-Model Baryon-Baryon Interaction Applied to the Neutron-Deuteron Scattering (II) Polalization Observables of the Elastic Scattering

K. Fukukawa, Yoshikazu Fujiwara|arXiv (Cornell University)|Jan 15, 2011

Superconducting Materials and Applications被引用数 4

ひとこと要約

この論文では、クォーク模型のバリオン-バリオン相互作用 fss2 を Faddeev 形式を用いて中性子-重水素核弾性散乱に適用し、三体力が必要ないまま低エネルギー（$E_n \leq 25$ MeV）における実験的ベクトル分析力 $A_y(\theta)$ との一致が向上することを示した。クォーク模型相互作用に内在する短距離反発の非局所性が、長年の $A_y$-パズルの一部を解消し、$^2S_{1/2}$ 相位シフトを増大させることに寄与している。一方、$pd$ 散乱におけるクーロン効果は Vincent と Phatak の手法を用いて分析された。

ABSTRACT

The neutron-deuteron (nd) scattering is solved in the Faddeev formalism, employing the energy-independent version of the quark-model baryon-baryon interaction fss2. The differential cross sections and the spin polarization of the elastic scattering up to the neutron incident energy $E_n=65$ MeV are well reproduced without reinforcing fss2 with the three-body force. The vector analyzing-power of the neutron, $A_y(θ)$, in the energy region $E_n$ < 25 MeV is largely improved in comparison with the predictions by the meson-exchange potentials, thus yielding a partial solution of the long-standing $A_y$-puzzle owing to the nonlocality of the short-range repulsion produced by the quark-model baryon-baryon interaction. The large Coulomb effect in the vector and tensor analyzing-powers in $E_n$ < 10 MeV is also analyzed based on the Vincent and Phatak method and recent detailed studies by other authors.

研究の動機と目的

• クォーク模型に基づくバリオン-バリオン相互作用を用いて、中性子-重水素核弾性散乱におけるスピン極化観測量を調査すること。
• fss2 相互作用の予測力の検証を通じて、低エネルギー $nd$ 及び $pd$ 散乱における長年の $A_y$-パズルを解消すること。
• クォーク模型相互作用の短距離反発における非局所性が $3N$ 散乱観測量に与える影響を分析すること。
• Vincent と Phatak の手法を用いて、$E_p \leq 10$ MeV の低エネルギーにおける $pd$ 散乱におけるクーロン効果がテンソル型分析力に与える影響を検討すること。

提案手法

• クォーク模型 $SU_6$ フレームワークから導かれたエネルギーに依存しない fss2 相互作用を用いて、$nd$ 散乱問題を Faddeev 形式で解いた。
• Alt-Grassberger-Sandhas (AGS) 方程式における重水素核の特異性を処理するために Noyes-Kowalski 法を用いた。
• 自由三体グリーン関数の移動特異性を扱うために、標準的なスプライン補間技術を用いた。
• 再正規化された RGM 核からオフシェル $t$-行列を構築し、非局所性と 0.1° 以内の相位シフトのオンシェル精度を保持した。
• ブレットとビーデンハルン形式を用いて、核子および重水素核の極化観測量（分析力および極化移行係数）を計算した。
• 低エネルギーにおける $pd$ 散乱におけるクーロン効果を分離・分析するために、カットオフクーロンポテンシャルを用いた Vincent と Phatak の手法を用いた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 クォーク模型のバリオン-バリオン相互作用 fss2 は、三体力なしに $nd$ 弹性散乱におけるベクトル分析力 $A_y(\theta)$ を再現できるか？
• RQ2 fss2 相互作用に内在する短距離反発の非局所性は、$^2S_{1/2}$ 相位シフトおよび $A_y$ 観測量にどのように影響を与えるか？
• RQ3 $E_p \leq 10$ MeV の $pd$ 散乱において、クーロン効果がテンソル型分析力にどれほど歪みを及えるか？
• RQ4 fss2 相互作用は、特に $A_y$-パズル領域において、メソン交換ポテンシャルと比較して $nd$ 散乱観測量の記述を改善するか？

主な発見

• $E_n \leq 25$ MeV の $nd$ 散乱におけるベクトル分析力 $A_y(\theta)$ は、メソン交換ポテンシャルの予測と比較して顕著に改善され、$A_y$-パズルの一部が解消された。
• fss2 モデルにおける $^2S_{1/2}$ 相位シフトは、メソン交換モデルと比較してより引力的である。これは主に短距離反発の非局所性に起因する。
• 三体力なしに、$E_n = 65$ MeV まで微分断面積および全断面積が良好に再現された。
• $S$-波の $nd$ 散乱長は正確に再現された：${}^2a_{nd} = 0.66$ fm（二重項）および ${}^4a_{nd} = 6.30$ fm（四重項）。
• カットオフクーロンポテンシャルを用いた Vincent と Phatak の手法は、$E_p \leq 10$ MeV における $dp$ 散乱のテンソル型分析力の特徴的な前向角分布をうまく再現した。
• モデルは $E_n = 35$–$65$ MeV における微分断面積のより大きな回折的極小値を予測しており、三体力なしに正しいトリチウム結合エネルギーと整合的である。