[論文レビュー] Study of Cluster Structures in Nuclei through the Ratio Method. A Tribute to Mahir Hussein

P. Capel, R. C. Johnson+1 more|arXiv (Cornell University)|Sep 26, 2020

Nuclear physics research studies参考文献 49被引用数 6

ひとこと要約

本論文は、はくい核における弾性散乱と断裂断面積の角度分布を比較する新しい反応観測量「レート方法」を導入する。反応ダイナミクスや光学ポテンシャルに依存する部分を相殺することで、この比は標的のクラスター構造を分離し、特に中間および低エネルギー領域における1中性子および陽子はくい核の核波動関数を、モデルに依存しない強固なプローブとして提供する。

ABSTRACT

For one-neutron halo nuclei, the cross section for elastic scattering and breakup at intermediate energy exhibit similar angular dependences. The Recoil Excitation and Breakup (REB) model of reactions elegantly explains this feature. It also leads to the idea of a new reaction observable to study the structure of loosely-bound nuclear systems: the Ratio. This observable consists of the ratio of angular distributions for different reaction channels, viz. elastic scattering and breakup, which cancels most of the dependence on the reaction mechanism; in particular it is insensitive to the choice of optical potentials that simulate the projectile-target interaction. This new observable is very sensitive to the structure of the projectile. In this article, we review the Ratio Method and its extension to low beam energies and proton-halo nuclei.

研究の動機と目的

• 標的相互作用や光学ポテンシャルに依存しない反応観測量を構築し、標的構造への直接的なアクセスを可能にする。
• 低エネルギーおよび陽子はくい系に向けた反応励起と断裂（REB）モデルを拡張する。
• CDCCおよびDEAといった高精度な反応モデルを用いて、レート方法の妥当性を検証する。
• 特に安定性から遠い核における緩く束縛された核構造をプローブする強固なツールを提供する。
• はくい核を超えたレート方法の可能性を検討する。特に、深く束縛された状態を含む。

提案手法

• 断裂と弾性散乱の角度分布の比を、新たな観測量として提案する。
• REBモデル内で比を導出し、それが標的波動関数にのみ依存する形因子に分解されることを示す。
• 正確な反応計算のために動的アイケノン近似（DEA）および連続離散化結合チャネル（CDCC）を用いる。
• REB予測を完全な動的計算と比較し、この手法の妥当性と強健性をテストする。
• 比がc-T光学ポテンシャルの変動に対しても安定であることを示し、反応ダイナミクスへの感受性がないことを確認する。
• 低ビームエネルギーおよび陽子はくい核への応用を拡張し、光学ポテンシャルへの依存性が継続的に低いことを示す。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 断裂対弾性散乱の角度分布の比は、はくい核における核構造のモデルに依存しないプローブとして機能するか？
• RQ2 コア-標的相互作用の光学ポテンシャルの不確実性に対して、レート方法はどの程度強健か？
• RQ3 CDCCやDEAといった完全な動的計算と比較した場合、REBモデルの予測はどの程度成立するか？
• RQ4 断熱近似が破綻する低エネルギー領域でも、レート方法は信頼性を持って適用可能か？
• RQ5 この手法は陽子はくい核や、より深く束縛された価電子核を有する系へと拡張可能か？

主な発見

• 断裂対弾性散乱の角度分布の比は、コア-標的光学ポテンシャルにほとんど依存せず、反応モデルの不確実性に対しても強健である。
• 69 MeV/nucleonの11Beにおいて、比は標的波動関数から導かれた形因子とよく一致し、中間エネルギー領域での手法の妥当性が検証された。
• 17Fおよび25Alの計算において、比はコア-標的ポテンシャルの変化に対しても安定であり、個々の断面積に顕著な変化があっても比は重ね合わされる。
• 低エネルギーおよび陽子はくい核においても、比は光学ポテンシャルに依存せず安定であるが、n-T相互作用の増大に伴いREB予測の精度は低下する。
• 価電子核がsまたはp軌道（l ≤ 1）にあるはくい核において、この手法は有効であり、特に軽い標的に測定された場合に顕著である。
• 著者らは、n-T相互作用を摂動的に取り入れることで、より深く束縛された系へもこの手法を拡張可能であると提言している。