[論文レビュー] Reexamination of microscopic optical potentials based on multiple scattering theory

Kosho Minomo, Kouhei Washiyama+1 more|arXiv (Cornell University)|Dec 29, 2017

Force Microscopy Techniques and Applications被引用数 4

ひとこと要約

本研究は、核子およびドゥテロン-核子散乱における多重散乱理論に基づく微視的フォールディングモデルを体系的に評価し、反対称化因子（ASF）、局所密度近似（LDA）の不確実性、およびブリエバ＝ルック（BR）局在化を焦点とする。結果として、軽い標的（例：12C）において200 MeV未塔のエネルギーで、ASFにより実験的総反応断面積との一致が最大10%向上することが判明した。一方、LDAの不確実性は低エネルギーで約10%に達し、BR局在化は65 MeV未塔でも有効に機能し、25 MeV以上で10%未塔の偏差でモデルの信頼性が裏付けられた。

ABSTRACT

Microscopic optical potentials have been successful in describing nucleon-nucleus and nucleus-nucleus scattering. Some essential ingredients of the framework, however, have not been examined in detail. Applicability of the microscopic folding model is systematically investigated. Effect of an antisymmetrization factor (ASF) appearing in multiple scattering theory, theoretical uncertainty regarding the local density approximation (LDA), and the validity of a prescription for nonlocality, the Brieva-Rook (BR) localization, of the microscopic potential, are quantitatively estimated for nucleon-nucleus scattering; investigation on the ASF is carried out for also deuteron-nucleus scattering. A single folding model with the Melbourne g-matrix interaction and the SLy4 Skyrme-type Hartree-Fock-Bogoliubiv (SLy4-HFB) density is employed for evaluating a nucleon-nucleus microscopic optical potential. Deuteron-nucleus scattering is described by the continuum-discretized coupled-channels method incorporating the microscopic proton-nucleus and neutron-nucleus potentials. The ASF is found to affect proton total reaction cross sections for a 12C target below 200 MeV by about 10%. Effect of the ASF on total reaction cross sections is negligibly small if a target nucleus is heavy or scattering energy is above 200 MeV; elastic cross sections are hardly affected by the ASF for all the reaction systems considered. Below 65 MeV, still the BR localization works quite well. However, at energies below about 50 MeV, the LDA becomes less accurate for evaluating elastic cross sections at backward angles. This is the case also for the total reaction cross sections of p-12C below about 200 MeV. The microscopic model is applicable to nucleon-nucleus scattering above 25 MeV for target nuclei in a wide range of mass numbers. Deviation of calculated results from experimental data is less than about 10%.

研究の動機と目的

• マイコンブルグg行列とSLy4-HFB密度を用いて、核子-核子散乱における微視的フォールディングモデルの適用可能性を体系的に評価すること。
• 多重散乱理論における反対称化因子（ASF）が反応観測量に与える影響、特に軽い標的および低エネルギー領域での影響を定量化すること。
• フォールディングモデルにおける局所密度近似（LDA）に起因する理論的不確実性、特に低入射エネルギー領域での影響を評価すること。
• 非局所性を有する微視的ポテンシャルに対するブリエバ＝ルック（BR）局在化規定の有効性を50 MeVまで検証すること。
• 連続状態離散化結合チャンネル（CDCC）法を用いてドゥテロン-核子散乱に応用し、より複雑な系におけるASF効果を評価すること。

提案手法

• マイコンブルグg行列相互作用とSLy4-HFB核密度を用いて、微視的核子-核子光学ポテンシャルを構築する単一フォールディングモデルを適用する。
• 多重散乱フレームワークに反対称化因子（ASF）を明示的に組み込み、散乱観測量に与える影響を評価する。
• フォールディングポテンシャルの計算に局所密度近似（LDA）を用い、非局所結果と比較することで理論的不確実性を定量化する。
• 非局所ポテンシャルを局所形式に変換するためにブリエバ＝ルック（BR）局在化スキームを適用し、散乱波の直接比較によりその正確性を検証する。
• ドゥテロン-核子散乱に対して、微視的陽子および中性子-核子ポテンシャルを用いたCDCC法を用い、弾性および反応断面積を評価する。
• 非局所効果を定量化するためのペレイ因子F(R)を計算し、エネルギーおよび標的質量依存性を分析する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 200 MeV未塔のp-12C散乱において、反対称化因子（ASF）が総反応断面積に与える影響はどの程度顕著か？
• RQ2 低エネルギー領域における微視的フォールディングモデルの理論的不確実性は、局所密度近似（LDA）によってどの程度生じるか？
• RQ3 65 MeV未塔のエネルギー領域で、非局所微視的ポテンシャルに対するブリエバ＝ルック（BR）局在化スキームの正確性はどの程度か？
• RQ4 ASFはドゥテロン-核子散乱観測量、特に反応断面積に顕著な影響を与えるか？
• RQ5 SLy4-HFB密度は、不安定核が存在する軽い核において、現象論的密度の代替として信頼できるものか？

主な発見

• 反対称化因子（ASF）により、200 MeV未塔のp-12C散乱において、計算された総反応断面積σRが約10%低減され、実験データとの一致が向上した。
• ASFは弾性断面積や200 MeVを超えるエネルギーまたは重い標的におけるσRにはほとんど影響を及ぼさず、その影響は軽い系・低エネルギー領域に限定されることが示された。
• 局所密度近似（LDA）に起因する理論的不確実性は、低エネルギーで最大10%に達し、特にp-12Cの後方角弾性散乱および200 MeV未塔のσRに影響を及ぼす。
• ブリエバ＝ルック（BR）局在化は50 MeVまで非常に有効に機能し、このエネルギー範囲でペレイ因子F(R)が非局所結果とわずかなずれを示すにとどまった。
• SLy4-HFB密度は、12Cのような軽い核において、現象論的密度の信頼できる代替手段を提供し、現象論的密度が利用できない不安定核への応用を可能にする。
• LDAおよびBR局在化を用いた微視的フォールディングモデルは、25 MeV以上のエネルギー領域で実験データと約10%以内の誤差で一致し、このエネルギー領域における堅牢な適用可能性が裏付けられた。