[论文解读] alpha-cluster structure of 18Ne

M. Barbui, Alexander Volya+16 more|arXiv (Cornell University)|Jun 21, 2022

Nuclear physics research studies被引用 1

一句话总结

本研究通过使用德克萨斯A&M大学的TexAT有源靶探测器，在逆运动学中对14O与4He的共振弹性散射，研究了18Ne中的α簇结构。通过多通道R矩阵分析，作者提取了谱学参数，并与镜像核18O进行了强对应，揭示了高激发态中存在增强的簇结构，特别是通过超辐射机制实现。

ABSTRACT

In this work we study alpha-clustering in 18Ne and compare it with what is known about clustering in the mirror nucleus 18O. The excitation function of 18Ne was measured in inverse kinematics from the resonant elastic scattering reaction of 14O on 4He in the excitation energy range from 8 to 17 MeV, using the active target TexAT. The analysis was performed using a multi-channel R-matrix approach. Detailed spectroscopic information is obtained from the R-matrix analysis: excitation energy of the states, spin and parity as well as partial alpha and total widths. This information is compared with theoretical models and previous data. Clustering structures appear to be robust and mostly isospin symmetric. A good correspondence was found between the levels in 18O and 18Ne. We carried out an extensive shell model analysis of the experimental data. This comparison suggests that strongly clustered states remain organized in relation to the corresponding reaction channel identified by the number of nodes in the relative alpha plus core wave function. The agreement between theory and experiment is very good and especially useful when it comes to understanding the clustering strength distribution. The comparison of the experimental data with theory shows that certain states, especially at high excitation energies, are significantly more clustered than predicted. This indicates that the structure of these states is collective and is aligned towards the corresponding alpha reaction channel.

研究动机与目标

• 通过逆运动学中的共振弹性散射研究18Ne中的α簇态。
• 将18Ne的谱学性质与镜像核18O进行比较，以评估同位旋对称性在簇结构中的表现。
• 评估超辐射和粒子-空穴组态在生成簇强度中的作用。
• 检验FSU核力哈密顿量在N≠Z核中的壳模型计算的预测能力。
• 在宽广的激发能范围内，对18Ne和18O中的簇强度分布进行系统性比较。

提出的方法

• 使用德克萨斯A&M大学的TexAT有源靶探测器，在逆运动学中测量了14O+4He的激发函数。
• 采用多通道R矩阵分析提取激发能、自旋、宇称、部分宽度和总宽度。
• 与先前14C+α研究中使用的相同R矩阵代码，以最小化系统误差。
• 进行了广泛的壳模型计算，使用FSU哈密顿量来模拟粒子-空穴和簇组态。
• 在TexAT探测器中应用霍夫变换进行轨迹重建和粒子识别。
• 对实验数据与理论预测进行详细比较，以评估簇强度分布。

实验结果

研究问题

• RQ1 18Ne中的α簇态在多大程度上与18O中的对应，从而确认簇结构中的同位旋对称性？
• RQ2 在激发能范围内，18Ne与18O中的α簇强度分布如何比较？
• RQ3 超辐射在18Ne中高激发态中增强簇结构的形成中起什么作用？
• RQ4 使用FSU哈密顿量的壳模型计算在多大程度上再现了观测到的谱学性质和簇强度？
• RQ5 在18Ne的特定Jπ态中，哪些粒子-空穴组态主导了簇强度？

主要发现

• 建立了18Ne与18O中能级之间的强对应关系，证实了α簇态的同位旋对称性。
• 18Ne中的多个Jπ态表现出较大的α无量纲减少宽度，表明存在强簇结构。
• 18Ne的高激发态中簇结构显著多于理论预测，提示存在集体行为。
• 非混合壳模型表明，簇强度集中在每个Jπ通道的一个或少数几个态中。
• 识别出超辐射机制是18Ne和18O中宽幅α簇态形成的关键驱动力。
• 使用FSU哈密顿量的壳模型计算与实验结果高度一致，尤其是在再现簇强度分布方面。