[논문 리뷰] Quark-Model Baryon-Baryon Interaction Applied to the Neutron-Deuteron Scattering (II) Polalization Observables of the Elastic Scattering

K. Fukukawa, Yoshikazu Fujiwara|arXiv (Cornell University)|2011. 01. 15.

Superconducting Materials and Applications인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 쿼크 모델 바리온-바리온 상호작용 fss2를 Faddeev 형식을 사용하여 중성자-데우터론 탄성산란에 적용하여, 3체 힘을 도입하지 않고도 저에너지($E_n \leq 25$ MeV)에서 실험적 벡터 분석력 $A_y(\theta)$와 개선된 일치를 보여준다. 쿼크 모델 상호작용의 단거리 반발력의 비국소성은 $^2S_{1/2}$ 위상이동을 증가시켜 오랫동안 남아있던 $A_y$-퍼즐의 일부를 해결하며, $pd$ 산란에서의 전기력 효과는 Vincent과 Phatak 방법을 통해 분석된다.

ABSTRACT

The neutron-deuteron (nd) scattering is solved in the Faddeev formalism, employing the energy-independent version of the quark-model baryon-baryon interaction fss2. The differential cross sections and the spin polarization of the elastic scattering up to the neutron incident energy $E_n=65$ MeV are well reproduced without reinforcing fss2 with the three-body force. The vector analyzing-power of the neutron, $A_y(θ)$, in the energy region $E_n$ < 25 MeV is largely improved in comparison with the predictions by the meson-exchange potentials, thus yielding a partial solution of the long-standing $A_y$-puzzle owing to the nonlocality of the short-range repulsion produced by the quark-model baryon-baryon interaction. The large Coulomb effect in the vector and tensor analyzing-powers in $E_n$ < 10 MeV is also analyzed based on the Vincent and Phatak method and recent detailed studies by other authors.

연구 동기 및 목표

• 쿼크 모델 기반 바리온-바리온 상호작용을 사용하여 중성자-데우터론 탄성산란에서 스핀 극화 관측량을 조사한다.
• fss2 상호작용의 예측 능력을 시험하여 저에너지 $nd$ 및 $pd$ 산란에서 오랫동안 남아있던 $A_y$-퍼즐을 해결한다.
• 쿼크 모델 상호작용의 단거리 반발력에서의 비국소성의 영향을 $3N$ 산란 관측량에 분석한다.
• Vincent과 Phatak 방법을 사용하여 저에너지($E_p \leq 10$ MeV)에서 $pd$ 산란의 테이저 타입 분석력에 영향을 미치는 전기력 효과를 검토한다.

제안 방법

• 에너지에 의존하지 않는 fss2 상호작용을 쿼크 모델 $SU_6$ 프레임워크에서 유도하여 Faddeev 형식을 사용해 $nd$ 산란 문제를 해결한다.
• Alt-Grassberger-Sandhas (AGS) 방정식에서 데우터론의 특이성을 다루기 위해 Noyes-Kowalski 방법을 사용한다.
• 자유 3체 그린 함수의 이동 특이성을 처리하기 위해 표준 스퍼라인 보간 기법을 사용한다.
• 재규격화된 RGM 핵을 기반으로 비국소성과 상점에서의 정확도가 0.1° 이내인 비상태 $t$-행렬을 구성한다.
• 블라트 및 비덴하른 형식을 적용하여 양성자 및 데우터론의 극화 관측량, 즉 분석력과 극화 전이 계수를 계산한다.
• 저에너지에서 $pd$ 산란의 전기력 효과를 분리하고 분석하기 위해 커프오프 전기력 포텐셜을 사용한 Vincent과 Phatak 방법을 사용한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 쿼크 모델 바리온-바리온 상호작용 fss2는 3체 힘 없이도 $nd$ 탄성산란에서 벡터 분석력 $A_y(\theta)$를 재현할 수 있는가?
• RQ2 fss2 상호작용의 단거리 반발력에서의 비국소성이 $^2S_{1/2}$ 위상이동과 $A_y$ 관측량에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 저에너지($E_p \leq 10$ MeV)에서 $pd$ 산란에서 전기력 효과가 테이저 타입 분석력에 얼마나 심각하게 왜곡을 일으키는가?
• RQ4 fss2 상호작용은 메손 교환 잠재력에 비해 $nd$ 산란 관측량, 특히 $A_y$-퍼즐 영역에서 개선된 기술을 제공하는가?

주요 결과

• 3체 힘을 도입하지 않고도, $E_n \leq 25$ MeV에서 $nd$ 산란의 벡터 분석력 $A_y(\theta)$가 메손 교환 잠재력 예측보다 현저히 향상되어 $A_y$-퍼즐의 일부가 해결된다.
• fss2 모델에서 $^2S_{1/2}$ 위상이동은 메손 교환 모델보다 더 강한 인력성을 보이며, 주로 단거리 반발력의 비국소성 덕분이다.
• 3체 힘을 도입하지 않고도 $E_n = 65$ MeV까지 미세 단면적과 총 단면적이 잘 재현된다.
• 이중태 $S$-파 $nd$ 산란 길이가 정확히 재현된다: ${}^2a_{nd} = 0.66$ fm (이중태) 및 ${}^4a_{nd} = 6.30$ fm (4중태).
• 커프오프 전기력 포텐셜을 사용한 Vincent과 Phatak 방법은 $E_p \leq 10$ MeV에서 $dp$ 테이저 분석력의 특징적인 전방 각도 분포를 성공적으로 재현한다.
• 모델은 $E_n = 35$–$65$ MeV에서 실험보다 더 큰 회절 최소값을 예측하며, 3체 힘 없이도 정확한 트리톤 결합 에너지와 일치한다.