[논문 리뷰] $\boldsymbol{\mathcal{\alpha}}$ decay properties of $\boldsymbol{^{296}}$Og within the two-potential approach

J. Deng, Jie-Cheng Zhao외 3명|arXiv (Cornell University)|2018. 03. 06.

Nuclear physics research studies참고 문헌 50인용 수 8

한 줄 요약

이 연구는 두 퍼텐셜 접근법(TPA)을 사용하여 초중량 핵 296Og의 α 붕괴 반감기를 예측하며, 개선된 저항 계수 모델을 통해 피로 효과와 양성자-중성자 상호작용을 포함한다. 예측된 반감기는 1.09 ms이며, 불확실성 요소는 5.12이다. 이는 82 < Z < 126, 152 < N < 184 범위의 20개의 짝수-짝수 핵에 대한 체계적 분석 기반으로, 기존 이sov형에 대한 실험 데이터와 모델 간 뛰어난 일치를 보인다.

ABSTRACT

The present work is a continuations of our previous paper [J.-G. Deng, et al., Chin. Phys. C, {\bf41}: 124109 (2017)]. In present work, the $\mathcal{\alpha}$ decay half-life of unknown nucleus $^{296}$Og is predicted within the two-potential approach and the hindrance factors of all 20 even-even nuclei in the same region with $^{296}$Og, i.e. proton number $82<Z<126$ and neutron number $152<N<184$, from $^{250}$Cm to $^{294}$Og are extracted. The prediction is 1.09 ms within a factor of 5.12. In addition, based on the latest experimental data, a new set of parameters of $\mathcal{\alpha}$ decay hindrance factors for the even-even nuclei in this region considering the shell effect and proton-neutron interaction are obtained.

연구 동기 및 목표

• 251Cf(48Ca, 3n)296Og 반응을 통해 합성될 것으로 예상되는 알려지지 않은 초중량 핵 296Og의 α 붕괴 반감기를 예측하기 위해.
• 82 < Z < 126 및 152 < N < 184 범위의 모든 20개 짝수-짝수 핵(250Cm에서 294Og까지)에 대해 α 붕괴 저항 계수를 체계적으로 추출하기 위해.
• 피로 계수 모델에 피로 효과와 양성자-중성자 상호작용을 통합하여 α 붕괴 예측 정확도를 향상시키기 위해.
• NUBASE2016 및 AME2016의 최신 실험 데이터를 사용하여 두 퍼텐셜 접근법(TPA)의 예측 능력을 검증하기 위해.
• 반감기 예측의 불확실성을 최소화하여 향후 296Og 합성 실험에 신뢰할 수 있는 참고 자료를 제공하기 위해.

제안 방법

• 붕괴 폭 공식 Γ = ℏλ를 사용하여 붕괴 상수 λ를 기반으로 α 붕괴 반감기를 계산하기 위해 두 퍼텐셜 접근법(TPA)을 적용한다.
• 반경 r에서의 투과 확률 P는 반고전적 WKB 근사에 기반하며, k(r) = √[2μ/ℏ² |Qα − V(r)|] 및 전체 α-핵 퍼텐셜 V(r) = VN(r) + VC(r) + Vl(r)을 사용한다.
• 이sov형에 의존하는 매개변수를 사용하여 깊이 V0와 날카기 정도 a0로 校정된 코시 타입의 핵력 퍼텐셜 VN(r)을 적용한다.
• 고전적 전환점 r1, r2 사이에서 ∫[r1 to r2] 1/(2k(r)) dr = 1 조건을 만족시키는 정규화된 충격 주파수 요소 F를 도입한다.
• 짝수-짝수 핵에 대해 밀도에 의존하는 클러스터 모형(DDCM) 기반으로 P0 = 0.43으로 α 전형성 요소를 모델링한다.
• 매개변수를 실험 데이터에 적합시켜 새로운 저항 계수 공식 log₁₀h = a + b(Z−Z₁)(Z₂−Z) + c(N−N₁)(N₂−N) + dA + e(Z−Z₁)(N−N₁)을 개발한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 296Og의 예측된 α 붕괴 반감기는 얼마이며, 다른 이론적 추정치와 비교해보면 어떠한가?
• RQ2 피로 효과와 양성자-중성자 상호작용은 초중량 짝수-짝수 핵의 저항 계수에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 개선된 저항 계수 모델을 갖춘 두 퍼텐셜 접근법(TPA)은 초중량 영역 전반에서 실험적 α 붕괴 반감기를 재현할 수 있는가?
• RQ4 296Og의 예측된 반감기의 불확실성은 얼마이며, 어떻게 정량화되는가?
• RQ5 새로운 저항 계수 모델은 표준 TPA 및 gp77 공식에 비해 예측 정확도를 얼마나 향상시키는가?

주요 결과

• 296Og의 예측된 α 붕괴 반감기는 Qα(WS3+ 모델)와 저항 계수(h*) 校정의 조합 오차 기반으로 1.09 ms이며, 불확실성 요소는 5.12이다.
• 모델이 예측한 반감기(T_pre₁/₂)는 실험 데이터와 뛰어난 일치를 보이며, 표준편차 σ_pre = 0.26을 기록하여 T_cal₁/₂(σ = 0.46)와 T_gp77₁/₂(σ = 0.69)를 모두 능가한다.
• 새로운 저항 계수 매개변수(a = -24.4069, b = 0.0017, c = -0.0010, d = 0.0935, e = -0.0036)는 연구된 20개 짝수-짝수 핵 전반에서 저항 계수의 변화 경향을 성공적으로 재현한다.
• P0 = 0.43과 새로운 h* 모델을 사용한 TPA는 T_cal₁/₂에 비해 예측 오차를 43.48% 감소시키며, T_gp77₁/₂에 비해 62.32% 감소시킨다.
• 그림 1 및 2의 로그 비교는 예측된 반감기(T_pre₁/₂)가 실험 값과 매우 유사함을 확인하며, 해당 영역 전반에서 log₁₀T_pre₁/₂ − log₁₀T_exp₁/₂ 값이 거의 0에 가까운 것을 보여준다.
• WS3+ 질량 모델에서 유도된 Qα를 사용할 경우 실험 결과와 가장 뛰어난 일치를 보이며, 296Og 예측에 있어 그 신뢰성을 확인한다.