[論文レビュー] Spin-Isospin Modes in Heavy-Ion Collisions I: Nuclear Matter at Finite Temperatures

J. Helgesson, J. Randrup|eScholarship (California Digital Library)|Dec 14, 1994

High-Energy Particle Collisions Research参考文献 29被引用数 11

ひとこと要約

本稿では、πおよびρ中間子の交換を通じてヌクレオンとΔ(1232)共鳴状態を含むp波および有効短距離相互作用を用いた、有限温度における核物質内のスピン・アイソスピンモードを、ランダム位相近似（RPA）を用いて調査している。Δの崩壊幅および断面積には強い密度依存性が見られ、通常の核密度の2倍の密度において顕著な媒体効果が現れるが、温度効果は25 MeVまで軽微であり、重イオン衝突のための微視的輸送モデルへの改善された実装が可能になる。

ABSTRACT

With a view towards implementation in microscopic transport simulations of heavy-ion collisions, the properties of spin-isospin modes are studied in nuclear matter consisting of nucleons and Delta isobars that interact by the exchange of pi and rho mesons. For a standard p-wave interaction and an effective g' short-range interaction, the dispersion relations for the spin- isospin modes, and the associated amplitudes, are calculated at various nuclear densities and temperatures, within the random-phase approximation. Quantities of physical interest are then extracted, including the total and partial Delta decay widths and the Delta cross sections in the nuclear medium. The self-consistent inclusion of the Delta width has a strong effect on the Delta cross sections at twice normal nuclear density, as compared with the result of ignoring the width. Generally, the obtained quantities exhibit a strong density dependence, but are fairly insensitive to the temperature, at least up to T=25 MeV. Finally, it is described how these in-medium effects may be consistently included into microscopic transport simulations of nuclear collisions, and the improvements over previous approaches are discussed.

研究の動機と目的

• 重イオン衝突の力学に関連する有限温度における核物質内のスピン・アイソスピンモードの性質を理解すること。
• 核媒体内でのΔ(1232)共鳴状態の自己エネルギーと幅の自己整合的効果を輸送シミュレーションに組み込むこと。
• 核物質内におけるΔ崩壊幅および断面積の密度および温度依存性を定量化すること。
• 微視的輸送モデルに核媒体内効果を一貫して組み込むためのフレームワークを構築すること。
• 自己エネルギーおよび幅の効果を無視した従来の手法に比べ、密度・高温核物質内でのΔ共鳴状態の効果を考慮した改良手法を提案すること。

提案手法

• 核物質内のスピン・アイソスピンモードの分散関係および振幅を計算するために、ランダム位相近似（RPA）を用いる。
• 核子-Δおよび中間子交換ダイナミクスをモデル化するために、p波相互作用および有効短距離g′相互作用を用いる。
• Δ共鳴状態の断面積および崩壊幅の計算において、自己整合的幅を組み込む。
• 核密度および温度（25 MeVまで）の関数として、全断面積および部分断面積のΔ崩壊幅を計算する。
• RPAフレームワーク内でパウリ閉じ込めおよび自己エネルギー効果を考慮して、媒体修飾Δ断面積を導出する。
• 重イオン衝突の微視的輸送シミュレーションへのこれらの核媒体内効果の一貫した実装のための形式的枠組みを提供する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 スピン・アイソスピンモードは、特にΔ共鳴付近において、核密度および温度にどのように依存するか。
• RQ2 高密度における自己整合的Δ幅は、その核媒体内断面積にどのような影響を及えるか。
• RQ3 Δ共鳴状態の全断面積および部分断面積は、核密度および温度にどのように変化するか。
• RQ4 25 MeVまでの温度範囲において、Δ性質に及ぼす媒体効果の温度依存性はどの程度顕著か。
• RQ5 重イオン衝突のための微視的輸送モデルに、Δ共鳴状態の核媒体内効果を一貫して組み込むにはどうすればよいか。

主な発見

• 全断面積および部分断面積のΔ崩壊幅は、強い密度依存性を示し、核密度が増加するに従い顕著に増加する。
• 通常の核密度の2倍の密度において、自己整合的Δ幅を含めた計算では、幅を無視した場合と比較してΔ断面積が著しく減少する。
• 計算されたΔ断面積は、特に高密度域において、パウリ閉じ込めおよび自己エネルギー効果によって強く修飾されている。
• 温度が25 MeVまで上昇する範囲では、Δ崩壊幅および断面積に対する温度効果は比較的小さく、この範囲では弱い熱的感度が示される。
• メソン交換および短距離相関効果により、密度が高い核物質内ではスピン・アイソスピンモードの分散関係が顕著に変化する。
• 自己エネルギーおよび幅効果を無視した従来の手法に比べ、核媒体内Δ性質を一貫して輸送モデルに組み込むためのフレームワークを提供している。