[논문 리뷰] User guide for the hfbcs-qrpa(v1) code

G. Colò, X. Roca-Maza|arXiv (Cornell University)|2021. 02. 12.

Nuclear physics research studies인용 수 4

한 줄 요약

hfbcs-qrpa(v1) 코드는 스카이름_RPA 프레임워크를 확장하여 개방된 셸을 가진 구형 핵에 대해 하트리-폭-BCS(HF-BCS) 평균장 계산과 준입자 랜덤 단계 근사(QRPA)를 포함한다. 이는 쌍화 상관관계와 집단 진동을 자성실현적으로 기술할 수 있게 한다. 주요 결과로는 수렴된 쌍화 갭(예: Δn = 1.45 MeV), 전하 반지름(Rch = 4.64 fm), 전이 강도가 에너지 가중합 규칙과 수치적 점검을 통해 검증되었다.

ABSTRACT

We briefly explain the structure of the Hartree-Fock-Bardeen-Cooper-Schrieffer (HFBCS) and Quasi-particle Random Phase Approximation (QRPA) code hfbcs-qrpa, highlighting only the differences with the code skyrme_rpa that has been previously published [G. Colò, L. Cao, N. Van Giai, and L. Capelli, Comp. Phys. Comm. 184, 142 (2013)]. The code deals with open shell spherical systems and non-spin flip, non-charge-exchange and natural parity $(-1)^l$ excitations.

연구 동기 및 목표

• 스카이름_RPA 코드를 개방된 셸을 가진 구형 핵에 대해 HF-BCS와 QRPA를 통해 쌍화 상관관계를 포함하도록 확장한다.
• 비전하교환, 자연수성 전이에 대해 준입자 진동과 집단 반응을 자성실현적으로 계산할 수 있는 프레임워크를 제공한다.
• 밀도에 의존하는 영구 영역 쌍화 힘을 사용하여 쌍화 창의 수동 또는 자동 선택을 유연하게 가능하게 한다.
• 전하 반지름, 쌍화 갭, 전이 확률, 합규칙과 같은 관측 가능 물리량을 수치적 수렴 점검과 함께 계산한다.
• 출력 파일이 강도 함수, 전이 확률, 에너지 가중합 규칙을 포함하는 사용자 우아하고 문서화된 코드를 제공한다.

제안 방법

• 구형 대칭을 가진 좌표 공간에서 스카이름 상호작용(예: SkM*, SLy4)과 영구 영역, 밀도에 의존하는 쌍화 힘을 사용하여 HF-BCS 방정식을 푼다.
• 전체 에너지 평가에 두 가지 방법을 구현: 직접 기능적 통합과 재배열 항을 포함한 준입자 에너지 합산으로 수렴 점검이 가능하다.
• 부피 또는 표면 쌍화 힘을 사용하며, 조정 가능한 파rameter V₀와 x(x=0,1,0.5)를 사용하며, 자동 모드에서는 120Sn에서 Δn=1.245 MeV를 재현하도록 V₀를 고정한다.
• 유한한 크기의 양성자 및 중성자 전하 분포, 이국적 자석 모멘트, 스핀-오르빗 기여를 사용하여 전하 반지름을 계산한다.
• 등스칼라 및 이sovector 모드에 대해 QRPA에서 선형 반응을 수행하고 전이 강도, 합규칙(m(0), m(-1), m(1), m(3)), 중심 에너지를 계산한다.
• 출력 파일 생성: hfbcs-qrpa.out(전이 강도), strength_is.out 및 strength_iv.out(컨볼루션된 강도 함수), 루프리안 컨볼루션을 사용하여 시각화 가능하게 한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 HF-BCS 프레임워크에 BCS 쌍화 상관관계를 포함할 경우 개방된 셸 핵의 핵의 기초 상태와 쌍화 갭 기술에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ2 부피, 표면, 혼합 형태의 다른 쌍화 힘 유형이 계산된 쌍화 갭과 전이 강도에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 등스칼라 및 이sovector 모드에 대해 계산된 에너지 가중합 규칙과 중심 에너지가 기대되는 값과 얼마나 잘 일치하는가?
• RQ4 코드의 수치적 구현이 기능적 방법과 준입자 합산 방법 간의 에너지 일관성 보장에 얼마나 잘 기여하는가?
• RQ5 120Sn과 같은 핵에서 실험 관측 가능 물리량인 전하 반지름과 전이 확률을 얼마나 정확하게 재현할 수 있는가?

주요 결과

• 코드는 예제 시스템에서 중성자 쌍화 갭 Δn = 1.45 MeV를 성공적으로 계산하여 실험적 경향과 일치한다.
• 전하 반지름은 Rch = 4.6418 fm로 계산되었으며, 양성자 크기(R²p = 0.64 fm²), 중성자 크기(R²n = -0.11 fm²), 스핀-오르빗 기여가 기여한다.
• 등스칼라 에너지 가중합 규칙(EWSR)은 m(1)(IS) = 2.0875×10⁶ MeV이며, 고갈도 97.5%로 수렴성이 우수함을 나타낸다.
• 이sovector EWSR는 m(1)(IV) = 2.3841×10⁶ MeV이며, D.C. 극한은 m(1)[D.C.]IS = 2.1407×10⁶ MeV로 강한 집단성 특성을 보여준다.
• 등스칼라 전이의 중심 에너지는 E_central(IS) = 7.9021 MeV, 이sovector 전이의 중심 에너지는 E_central(IV) = 21.187 MeV로, 서로 다른 집단성 패턴을 반영한다.
• 수치적 점검 결과 에너지 일관성 확인: |E_int/E_HF - 1| = 3.68×10⁻⁴로 고정밀도 수렴을 나타낸다.