[論文レビュー] Semiempirical Shell Model Tabulated Masses for Translead Elements with Magic Proton Number Z = 126

S. Liran, A. Marinov+1 more|ArXiv.org|Feb 23, 2001

Nuclear physics research studies被引用数 3

ひとこと要約

本稿では、Z = 126 を陽子殻番号として仮定する殻模型質量方程式を用いて、Z = 126 までの超重核の半経験的質量表を提示する。このモデルは鉛を超える領域への外挿を改善し、特にオガネソン-293 などの最近観測された超重元素について優れた予測を提供する。Z = 82–126 および N = 126–184 の領域において、質量過剰、分離エネルギー、崩壊特性についても高精度な予測が得られる。

ABSTRACT

We present two tables of calculated masses of translead nuclei, for 351 nuclei with N from 94 to 126 and Z from 82 to 100, and for 1969 nuclei with N from 126 to 184 and Z from 82 to 126. The tables are calculated from a semiempirical shell-model mass equation based on Z = 126 as a proton magic number which seems to be highly extrapolatable inside shell regions. Useful separation and decay energies are given as well. Some properties of the calculated masses and applications to superheavy elements are indicated in the introduction.

研究の動機と目的

• 超重元素の Z=114 から Z=126 までをカバーする半経験的殻模型質量方程式の構築を目的とする。
• 特に超重元素合成の実験データ（例：293118）を踏まえて、鉛を超える核の質量予測を改善することを目的とする。
• Z=126 が陽子殻番号として妥当であるかどうかを、モデル予測と実験データ、他の理論的手法とを比較することによって評価することを目的とする。
• 82≤N,Z≤126 および 126≤N≤184, 82≤Z≤126 の2つの殻領域における、全2320核種の質量過剰、分離エネルギー、崩壊エネルギーの表形式の提供を目的とする。
• 前記モデルの過剰な滑らかさや殻境界での不連続性といった限界を、係数の再最適化および Z=126 を上部陽子殻境界としての調整により是正することを目的とする。

提案手法

• 質量方程式は、ペアリング、歪み、クーロンエネルギー項の和として構築される：E(N,Z) = E_pair + E_def + E_Coul。
• クーロンエネルギー項は A と Z−Z₀ に依存する形をとり、データに適合するようにパラメータを調整する：E_Coul = (2Z₀/A)^{1/3}[α^C + β^C(Z−Z₀) + γ^C(Z−Z₀)^2]。
• ペアリングエネルギーは、N と Z が同じ価電子殻にある対角領域とそうでない非対角領域で別々にモデル化され、シニアティーおよびペア破壊効果を組み込む。
• 歪みエネルギーは、配置相互作用項を介して取り入れられ、領域 A (82≤N,Z≤126) および領域 B (126≤N≤184, 82≤Z≤126) それぞれに特徴的な形をとる。
• 領域 A における係数は、実験データを用いて再最適化され、特に Z=108 を超える核でのデータとの一致を改善することを目的とした。
• モデルは、Z=126 を球形の陽子殻番号として仮定しており、α-崩壊エネルギーの傾向および B(E2) の系統的傾向と整合的である。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Z=126 を陽子殻番号として仮定することで、Z=114 を用いた場合に比べて超重核の質量予測が改善されるか？
• RQ2 半経験的殻模型は、Z=114 を超える領域、特に 293118 などの観測された同位体に対してどれほど外挿可能か？
• RQ3 293118 から 265Rf への崩壊系列に沿う α-崩壊エネルギーの滑らかな変化は、陽子殻構造にどのような含意を持つのか？
• RQ4 Z=82–126 および N=126–184 の領域における、予測された質量過剰、分離エネルギー、崩壊特性は実験データとどの程度一致するか？
• RQ5 過剰な滑らかさ（殻領域内）および殻境界での不連続性といったモデルの限界は何か？

主な発見

• Z=126 を陽子殻番号として仮定したモデルは、Z=114 を基にした前回のモデルに比べ、293118 などの超重元素の実験データとより良好に一致する。
• 領域 A (82≤N,Z≤126) においては、Z=108 を超える核での一致を改善するため、係数の部分的再調整が必要であった。
• モデルは領域 A で351核種、領域 B で1969核種の質量過剰を予測し、質量過剰および分離エネルギーの値は keV 単位で提供される。
• 中性子分離エネルギー (S_n, S_p, S_2n, S_2p) およびアルファ崩壊エネルギー (Q_α, Q_β) が表形式で提示され、超重領域全体で一貫した傾向を示している。
• モデルの予測は、293118 の崩壊系列における観測された α-崩壊エネルギーの傾向とよく一致しており、Z=126 まで延びる単一の主要な陽子価電子殻が存在するという仮説を支持する。
• 一部の限界（過剰な滑らかさ、殻境界での不連続性）が存在するが、このモデルは超重領域における核質量の外挿に有効な強固なツールである。