[論文レビュー] $\boldsymbol{\mathcal{\alpha}}$ decay properties of $\boldsymbol{^{296}}$Og within the two-potential approach

J. Deng, Jie-Cheng Zhao+3 more|arXiv (Cornell University)|Mar 6, 2018

Nuclear physics research studies参考文献 50被引用数 8

ひとこと要約

本研究では、二ポテンシャル法（TPA）を用いて、殻効果および陽子-中性子相互作用を精密な陽力係数モデルで組み込んだ上で、超重核296Ogのアルファ崩壊半減期を予測した。予測された半減期は1.09 msであり、不確実性係数は5.12であった。これは、82 < Z < 126、152 < N < 184の20個の偶-偶核についての系統的分析に基づくもので、既知の同位体における実験データと優れた一致を示した。

ABSTRACT

The present work is a continuations of our previous paper [J.-G. Deng, et al., Chin. Phys. C, {\bf41}: 124109 (2017)]. In present work, the $\mathcal{\alpha}$ decay half-life of unknown nucleus $^{296}$Og is predicted within the two-potential approach and the hindrance factors of all 20 even-even nuclei in the same region with $^{296}$Og, i.e. proton number $82<Z<126$ and neutron number $152<N<184$, from $^{250}$Cm to $^{294}$Og are extracted. The prediction is 1.09 ms within a factor of 5.12. In addition, based on the latest experimental data, a new set of parameters of $\mathcal{\alpha}$ decay hindrance factors for the even-even nuclei in this region considering the shell effect and proton-neutron interaction are obtained.

研究の動機と目的

• 251Cf(48Ca, 3n)296Og反応により合成が予想される未知の超重核296Ogのアルファ崩壊半減期を予測すること。
• 82 < Z < 126および152 < N < 184の領域に属する20個の偶-偶核（250Cmから294Ogまで）について、系統的かつアルファ崩壊の陽力係数を抽出すること。
• 陽力係数モデルに殻効果および陽子-中性子相互作用を組み込むことで、アルファ崩壊予測の精度を向上させること。
• NUBASE2016およびAME2016の最新実験データを用いて、二ポテンシャル法（TPA）の予測能力を検証すること。
• 半減期予測の不確実性を最小限に抑えることで、今後の296Ogの実験的合成に信頼できる基準を提供すること。

提案手法

• アルファ崩壊半減期を計算するために二ポテンシャル法（TPA）を用い、崩壊幅Γ = ℏλ（λは崩壊定数）の式を適用する。
• 半古典的WKB近似を用いて透過確率Pを計算し、k(r) = √[2μ/ℏ² |Qα − V(r)|]および全アルファ-コアポテンシャルV(r) = VN(r) + VC(r) + Vl(r)を用いる。
• 等スピン依存パラメータを用いてキャリブレーションされた深さV0および滑らかさa0を持つ双曲余弦型パラメータ化を核力ポテンシャルVN(r)に適用する。
• 古典的転送点r1, r2を用い、∫[r1 to r2] 1/(2k(r)) dr = 1の条件から正規化された打撃周波数係数Fを導入する。
• 密度依存クラスターモデル（DDCM）に基づき、偶-偶核に対してP0 = 0.43としてアルファ粒子の事前形成因子をモデル化する。
• パラメータを実験データにフィットさせた新しい陽力係数式log₁₀h = a + b(Z−Z₁)(Z₂−Z) + c(N−N₁)(N₂−N) + dA + e(Z−Z₁)(N−N₁)を構築する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 296Ogの予測されたアルファ崩壊半減期は何か？ 他の理論的推定値と比較するとどうなるか？
• RQ2 殻効果および陽子-中性子相互作用は、超重偶-偶核の陽力係数にどのように影響を与えるか？
• RQ3 精密化された陽力係数モデルを用いた二ポテンシャル法（TPA）は、超重領域における実験的アルファ崩壊半減期を再現できるか？
• RQ4 296Ogの予測半減期における不確実性は何か？ どのように定量化されているか？
• RQ5 新しい陽力係数モデルは、標準的TPAおよびgp77式と比較して、予測精度をどのように向上させるか？

主な発見

• 296Ogの予測アルファ崩壊半減期は1.09 msであり、Qα（WS3+モデル）および陽力係数（h*）キャリブレーションの誤差を統合した不確実性係数は5.12であった。
• モデルによる予測半減期（T_pre₁/₂）は実験データと優れた一致を示し、標準偏差σ_pre = 0.26であった。これはT_cal₁/₂（σ = 0.46）およびT_gp77₁/₂（σ = 0.69）を上回る性能を示した。
• 新しい陽力係数パラメータ（a = -24.4069, b = 0.0017, c = -0.0010, d = 0.0935, e = -0.0036）は、20個の偶-偶核における陽力係数の変動傾向をうまく再現した。
• P0 = 0.43および新しいh*モデルを用いたTPAは、T_cal₁/₂と比較して43.48%、T_gp77₁/₂と比較して62.32%の予測誤差低減を達成した。
• 図1および図2の対数比較から、予測半減期（T_pre₁/₂）が実験値に極めて近いことが確認され、領域全体にわたりlog₁₀T_pre₁/₂ − log₁₀T_exp₁/₂の値がほぼゼロに近いことが示された。
• WS3+質量モデルからのQαを用いることで、実験データと最も良好な一致が得られ、296Og予測におけるその信頼性が裏付けられた。