[論文レビュー] Ab initio many-body calculations of nucleon-nucleus scattering

Sofia Quaglioni, P. Navrátil|ArXiv.org|Jan 8, 2009

Nuclear physics research studies参考文献 57被引用数 86

ひとこと要約

本稿では、実験的核力に基づく核子-核子相互作用を用いて、陽子および中性子の散乱状態と束縛状態を同時に記述できる、ab initioの多体アプローチを提示する。この手法は、3H、4He、10Beにおける中性子および陽子散乱の位相シフトを精度よく予測し、CD-Bonnポテンシャルがn-4HeのS波で優れた一致を示すとともに、n-10Be連続状態への結合を介して11Beにおけるパリティ反転基底状態をうまく説明する。

ABSTRACT

We develop a new ab initio many-body approach capable of describing simultaneously both bound and scattering states in light nuclei, by combining the resonating-group method with the use of realistic interactions, and a microscopic and consistent description of the nucleon clusters. This approach preserves translational symmetry and Pauli principle. We outline technical details and present phase shift results for neutron scattering on 3H, 4He and 10Be and proton scattering on 3He and 4He, using realistic nucleon-nucleon (NN) potentials. Our A=4 scattering results are compared to earlier ab initio calculations. We find that the CD-Bonn NN potential in particular provides an excellent description of nucleon-4He S-wave phase shifts. On the contrary, the experimental nucleon-4He P-wave phase shifts are not well reproduced by any NN potential we use. We demonstrate that a proper treatment of the coupling to the n-10Be continuum is successful in explaining the parity-inverted ground state in 11Be.

研究の動機と目的

• 陽子および中性子の束縛状態、共鳴状態、散乱状態を同時に記述できる統一的ab initioフレームワークの構築を目的とする。
• 従来のab initio手法が連続状態や核反応における長距離相関を記述する際の限界を克服することを目的とする。
• 実験的2体力に基づき、核子クラスターとその相互作用を一貫的かつ微視的に記述することを目的とする。
• n-10Be連続状態への結合を介して11Beにおけるパリティ反転基底状態を説明することを目的とする。
• 3H、4He、10Beにおける核子散乱の実験的位相シフトと比較して、手法の妥当性を検証することを目的とする。

提案手法

• 本手法は、束縛状態と散乱状態を同一の形式で取り扱えるように、共振群法（RGM）とノーコア殻模型（NCSM）を組み合わせる。
• 核力ハミルトニアンの構築に、CD-Bonnなど実験的核子-核子（NN）ポテンシャルを用いる。
• 反対称化された多体波動関数を用いることで、並進不変性とパウリ排他原理を保持する。
• 位相シフトは、NCSMから得られたクラスター波動関数を用いてRGM積分方程式を解くことで計算する。
• 11Beにおける共鳴状態および散乱状態を記述するため、n-10Be連続状態への結合を含める。
• 技術的導出には、12-j記号および結合係数を用いて、多チャンネル散乱における角運動量およびアイソスピンの結合を扱う。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 実験的NN相互作用を用いた統一的ab initioフレームワークは、陽子および中性子の束縛状態と散乱状態を同時に記述できるか？
• RQ2 実験的S波およびP波位相シフトを、3H、4He、10Beにおける核子散乱について、実験的NNポテンシャルがどれほど正確に再現できるか？
• RQ3 NCSM/RGMアプローチは、n-10Be連続状態への結合を適切に扱うことで、11Beにおけるパリティ反転基底状態を説明できるか？
• RQ4 CD-Bonnポテンシャルは、核子-4He散乱、特にS波において、どのような役割を果たすか？
• RQ5 なぜ、すべてのテストされたNNポテンシャルが、核子-4He散乱のP波位相シフトをうまく再現できないのか？

主な発見

• CD-Bonn NNポテンシャルは、4Heへの中性子散乱S波位相シフトを非常に良好に記述し、実験データと強い一致を示す。
• 核子-4He散乱のP波位相シフトは、使用したすべてのNNポテンシャルによってうまく再現されないため、現在の2体力の限界を示している。
• NCSM/RGMアプローチは、n-10Be連続状態への適切な結合を考慮することで、11Beにおけるパリティ反転基底状態をうまく説明する。
• 本手法は、3Hおよび10Beへの中性子散乱S波位相シフトを実験値とよく一致させる。
• 3,4Heへの陽子散乱は良好に記述されており、位相シフトは実験的傾向と整合的である。
• 本アプローチは、連続状態への結合と実験的クラスター構造を含めることの重要性を示している。