[논문 리뷰] Effects of short-range correlations on nuclear symmetry energy within a modified Gogny-Hartree-Fock energy density functional approach

Bao-Jun Cai, Bao-An Li|arXiv (Cornell University)|2017. 03. 25.

Nuclear physics research studies인용 수 1

한 줄 요약

이 논문은 단일핵의 운동량 분포에 고운동량 尾를 포함한 수정된 Gogny-Hartree-Fock 에너지 밀도 함수를 사용하여, 특히 중성자-양성자 쌍인 단거리 상관관계(SRC)가 핵 대칭 에너지에 미치는 영향을 조사한다. 주요 발견은 이소스핀에 의존하는 SRC가 운동량 분포를 크게 변화시켜 페르미 해에서의 양성자 탈구 및 대칭 에너지의 밀도 의존성이 수정됨을 보여주며, 이는 스펙트로스코픽 인자와 양성자/중성자 피부 공존 현상에 영향을 미친다.

ABSTRACT

The strongly isospin-dependent tensor force leads to short-range correlations (SRC) between neutron-proton (deuteron-like) pairs much stronger than those between proton-proton and neutron-neutron pairs. As a result of the short-range correlations, the single-nucleon momentum distribution develops a high-momentum tail above the Fermi surface. Because of the strongly isospin-dependent short-range correlations, in neutron-rich matter a higher fraction of protons will be depleted from its Fermi sea and populate above the Fermi surface compared to neutrons. This isospin-dependent nucleon momentum distribution may have effects on: (1) nucleon spectroscopic factors of rare isotopes, (2) the equation of state especially the density dependence of nuclear symmetry energy, (3) the coexistence of a proton-skin in momentum space and a neutron-skin in coordinate space (i.e., protons move much faster than neutrons near the surface of heavy nuclei). In this talk, we discuss these features and their possible experimental manifestations. As an example, SRC effects on the nuclear symmetry energy are discussed in detail using a modified Gogny-Hartree-Fock (GHF) energy density functional (EDF) encapsulating the SRC-induced high momentum tail (HMT) in the single-nucleon momentum distribution.

연구 동기 및 목표

• 중성자-rich 핵에서 양성자 및 중성자의 운동량 분포를 결정하는 데 있어 이소스핀에 의존하는 단거리 상관관계(SRC)의 역할을 이해하는 것.
• SRC에 의해 유도된 고운동량 尾가 상태방정식, 특히 핵 대칭 에너지의 밀도 의존성에 미치는 영향을 검토하는 것.
• 운동량 공간에서의 양성자 피부 형성과 좌표 공간에서의 중성자 피부 형성과 같은 SRC 효과의 실험적 서식을 탐색하는 것.
• 단일핵 분포에 고운동량 尾를 통해 SRC 효과를 반영하는 수정된 Gogny-Hartree-Fock 에너지 밀도 함수를 개발하고 적용하는 것.

제안 방법

• 단거리 상관관계(SRC) 효과를 단일핵 운동량 분포에 고운동량 尾(HMT)를 도입하여 반영한 수정된 Gogny-Hartree-Fock(GHF) 에너지 밀도 함수(EDF)를 사용한다.
• HMT는 이소스핀에 의존하는 토크력에 의해 유도되는 고상대운동량을 가진 중성자-양성자 쌍의 비율 증가를 나타내기 위해 현상학적으로 도입된다.
• 모델은 양성자와 중성자의 운동량 분포를 구분함으로써 이소스핀 비대칭성을 고려하며, 중성자-rich 물질에서 양성자가 페르미 해에서 더 강하게 탈구됨을 반영한다.
• 수정된 EDF를 사용하여 밀도 함수에 따라 대칭 에너지를 계산하며, 운동량 분포에 SRC 효과를 명시적으로 포함한다.
• 이 접근법은 상태방정식과 스펙트로스코픽 인자를 자료적으로 계산할 수 있도록 하며, SRC에 의한 운동량 공간 효과를 포함한다.
• 이 형식은 양성자 피부가 운동량 공간에, 중성자 피부가 좌표 공간에 공존하는 현상을 분석할 수 있도록 한다. 이는 양성자와 중성자에 대한 SRC 효과의 차이에 기인한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 이소스핀에 의존하는 단거리 상관관계는 중성자-rich 핵에서 단일핵 운동량 분포에 어떻게 영향을 미치는가?
• RQ2 SRC에 의해 유도된 고운동량 尾는 핵 대칭 에너지의 밀도 의존성에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 SRC 효과는 운동량 공간에서의 양성자 피부와 좌표 공간에서의 중성자 피부 형성에 어떻게 기여하는가?
• RQ4 스펙트로스코픽 인자에서의 SRC 효과가 희귀 이소토프에 대해 어떤 관측 가능한 결과를 초래하는가?
• RQ5 수정된 Gogny-Hartree-Fock EDF는 SRC 효과가 대칭 에너지 및 관련 핵 구조 특성에 대해 정확하게 반영할 수 있는가?

주요 결과

• 이소스핀에 의존하는 단거리 상관관계는 중성자-rich 물질에서 중성자보다 더 많은 비율의 양성자가 페르미 해에서 탈구되고 고운동량 상태에 분포함을 보여준다.
• 수정된 Gogny-HF EDF를 통해 단일핵 운동량 분포에 고운동량 尾(HMT)를 포함시킴으로써 핵 대칭 에너지의 밀도 의존성이 변화한다.
• 강한 중성자-양성자 상관관계로 인해 양성자가 중성자보다 더 두드러진 고운동량 尾를 보이며, 이는 운동량 공간에서의 양성자 피부 형성으로 이어진다.
• 모델은 운동량 공간에서의 양성자 피부와 좌표 공간에서의 중성자 피부가 동시에 존재하는 현상을 예측한다. 이는 이질적인 SRC 효과에 기인한다.
• SRC 효과는 비가역 핵의 결합 에너지 분포를 변화시켜 희귀 이소토프의 스펙트로스코픽 인자에 상당한 영향을 미친다.
• 수정된 EDF 접근법은 대칭 에너지 및 관련 핵 구조 현상에 대한 SRC 효과를 일관된 프레임워크로 연구할 수 있도록 한다.