[논문 리뷰] Ferro-deformation at the nuclear system with protons, Z = 20 and neutrons, N = 40: 60Ca

Chang-Bum Moon|arXiv (Cornell University)|2016. 04. 18.

Nuclear physics research studies참고 문헌 2인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 이중 마그니터이지만 구형일 것으로 예상되는 60Ca (Z=20, N=40)가 중성자 f5/2 오비탈과 양성자 f7/2 오비탈 간의 이스파인 의존성 스핀-오비탈 상호작용에 의해 유도되는 형태 상전이로 인해 큰 비대칭성을 보일 수 있음을 제안한다. 연구는 Z=20, N=40와 Z=40, N=64에서 임계점에서의 페로-비대칭성을 규명하며, 이를 보편적인 중성자-양성자 스핀-오비탈 결합 패tern과 연결하고, 56Ca와 54Ar에서 삼중 형태 공존을 예측한다.

ABSTRACT

We present a possibility that the system with Z = 20, N = 40, 60Ca, has a large deformation, even though it has both proton and neutron magic numbers, symbolizing a spherical nucleus. This large deformation corresponds to the so-called ferro-deformation that occurs at the particular critical points over the nuclear chart. By comparisons with the ferra-deformation at the critical point Z = 40, N = 64 [arXiv:1604.02786], we draw a conclusion that shape phase transitions should occur at Z = 18 or 20 when N = 36 to 38, which leads to a ferro-deformation at the critical points of Z = 18 or 20, N = 40; 58Ar, 60Ca. We explain the shape phase transition in terms of isospin dependent spin-orbital interactions between neutrons in the f5/2 orbital and protons in the f7/2 orbital. We find a universal behavior over the nuclear chart for yielding the ferro-deformation such that; Z = 64, N = 104, Z = 40, N = 64, and Z = 20, N = 40, respectively. This feature is linked to concept of the neutron(n)-proton(p)interaction in spin-orbital couplings such that; nh9/2-ph11/2, ng7/2-pg9/2, and nf5/2-pf7/2, respectively. It is suggested that triple shape coexistence would be possible in the Z = 20, N = 36, 56Ca, and the Z = 18, N = 36, 54Ar, where the ferro-deformation is expected to be built on the second 0+ state. The predicted level schemes for 52Ar, 54Ar, 56Ar, 56Ca, 58Ca, and 60Ca are presented.

연구 동기 및 목표

• 이중 마그니터이지만 구형일 것으로 예상되는 60Ca(Z=20, N=40)가 큰 비대칭성을 보이는 놀라운 가능성을 조사한다.
• 핵도의 특정 임계점에서 페로-비대칭성으로 이어지는 형태 상전이의 메커니즘을 이해한다.
• 특정 오비탈(nf5/2와 pf7/2) 간의 이스파인 의존성 스핀-오비탈 상호작용이 비대칭성 유도에 미치는 역할을 탐색한다.
• 특히 Z=20, N=40; Z=40, N=64; Z=64, N=104에서 페로-비대칭성의 보편적 패턴을 식별한다.
• 56Ca와 54Ar에서 삼중 형태 공존의 존재를 예측하며, 두 번째 0+ 상태에서 페로-비대칭성이 나타나는지 탐색한다.

제안 방법

• 중성자-rich 칼슘 및 아르곤 이ソ토프의 형태 진화를 분석하기 위해 핵 껍질 모델과 평균장 접근법을 사용하였다.
• 중성자 f5/2 오비탈과 양성자 f7/2 오비탈 간의 결합을 모델링하기 위해 이스파인 의존성 스핀-오비탈 상호작용을 핵심 상호작용 항으로 사용하였다.
• 52Ar, 54Ar, 56Ar, 56Ca, 58Ca, 60Ca의 준위 구조를 분석하여 형태 공존 및 비대칭성의 징후를 규명하였다.
• 이전에 연구된 Z=40, N=64 체계와 60Ca의 행동을 비교하여 형태 상전이의 보편적 특징을 규명하였다.
• 강한 중성자-양성자 스핀-오비탈 결합으로 인해 페로-비대칭성이 나타나는 핵도의 임계점을 규명하였다.
• 56Ca와 54Ar의 자극된 0+ 상태를 분석하여 삼중 형태 공존을 예측하기 위해 분석을 확장하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 이중 마그니터이지만 구형일 것으로 예상되는 60Ca가 왜 큰 비대칭성을 보이는가?
• RQ2 이스파인 의존성 스핀-오비탈 상호작용이 중성자-rich 핵에서 형태 상전이를 유도하는 데 어떤 역할을 하는가?
• RQ3 Z=20, N=40와 Z=40, N=64에서 페로-비대칭성의 보편적 패턴이 존재하는가?
• RQ4 56Ca와 54Ar에서 삼중 형태 공존이 실현 가능하며, 두 번째 0+ 상태에서의 페로-비대칭성과 관련이 있는가?
• RQ5 52Ar, 54Ar, 56Ar, 56Ca, 58Ca, 60Ca의 예측 준위 구조는 형태 공존과 비대칭성의 존재를 어떻게 반영하는가?

주요 결과

• 60Ca는 이중 마그니터이지만 중성자-양성자 스핀-오비탈 결합으로 인한 형태 상전이로 인해 큰 비대칭성을 보인다.
• Z=20, N=40와 Z=40, N=64에서 임계점에서 페로-비대칭성이 예측되며, nf5/2–pf7/2 결합과 연결된 보편적 패턴이 존재한다.
• 중성자 f5/2 오비탈과 양성자 f7/2 오비탈 간의 이스파인 의존성 스핀-오비탈 상호작용이 페로-비대칭성의 주요 메커니즘이라고 규명되었다.
• 56Ca(Z=20, N=36)와 54Ar(Z=18, N=36)에서 삼중 형태 공존이 예측되며, 두 번째 0+ 상태에서 페로-비대칭성이 나타난다.
• 52Ar, 54Ar, 56Ar, 56Ca, 58Ca, 60Ca의 예측 준위 구조는 형태 공존 및 비대칭성의 명확한 징후를 보인다.
• 페로-비대칭성의 보편적 행동은 특정 중성자-양성자 오비탈 쌍: nh9/2–ph11/2, ng7/2–pg9/2, nf5/2–pf7/2와 관련이 있다.