[論文レビュー] Constraints on the symmetry energy and on neutron skins from the pygmy resonances in 68Ni and 132Sn

Andrea Libero Carbone, Coló, Gianluca+5 more|Mar 18, 2010

Nuclear physics research studies被引用数 6

ひとこと要約

本研究は、$^{68}$Niおよび$^{132}$Snにおけるピグミー電気双極子共鳴（PDR）データを用いて、核対称性エネルギーの勾配パラメータ$L$と中性子皮殻厚さ$Δ R$を制約した。自己無撞着な非相対論的および相対論的RPAモデルに、複数のスカーミー力および共変力（covariant forces）を適用した結果、$L = 64.8 \pm 15.7$ MeVが得られ、$^{68}$Niについて初めて$Δ R = 0.200 \pm 0.015$ fmの報告がなされ、重力衝突実験データとの不一致が解消された。

ABSTRACT

Correlations between the behavior of the nuclear symmetry energy, the neutron skins, and the percentage of energy-weighted sum rule (EWSR) exhausted by the Pygmy Dipole Resonance (PDR) in 68Ni and 132Sn have been investigated by using different Random Phase Approximation (RPA) models for the dipole response, based on a representative set of Skyrme effective forces plus meson-exchange effective Lagrangians. A comparison with the experimental data has allowed us to constrain the value of the derivative of the symmetry energy at saturation. The neutron skin radius is deduced under this constraint.

研究の動機と目的

• PDRに基づく推定と重力衝突実験に基づく推定との間の対称性エネルギー勾配パラメータ$L$の不一致を解消すること。
• PDRデータを用いて、中性子過剰核における中性子皮殻厚さ$Δ R$を制約すること。
• スカーミーおよび共変ラグランジアンの異なる理論モデル間で、$L$と$Δ R$の整合性を検証すること。
• PDRデータを用いて、$^{68}$Niの最初の理論的推定値を提供すること。
• PDRが対称性エネルギーの密度依存性を調べるプローブとしての予測能力を向上させること。

提案手法

• 19種類のスカーミー力および共変有効ラグランジアンを用いて、自己無撞着なRPA計算を実施し、電気双極子強度分布を計算した。
• 連続状態を離散化するために、箱境界条件と、核半径のおよそ4倍の範囲にわたる空間メッシュを用いた。
• モデル空間の完全性を検証するため、エネルギー加重和則（EWSR）が少なくとも96%の割合で達成されていることを確認した。
• PDRが占めるEWSRの割合を計算し、対称性エネルギーの性質と相関をとらせた。
• PDRデータを$^{68}$Niと$^{132}$Snの両方で組み合わせ、$L$と$J$の重み付き平均をとり、不確実性を低減した。
• $L$と$Δ R$の相関関係を用いて、制約された$L$値から中性子皮殻厚さを導出した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 PDRデータを用いた$^{68}$Niおよび$^{132}$Snにおける対称性エネルギー勾配パラメータ$L$の値は何か？
• RQ2 PDRが占めるEWSRは、飽和状態における対称性エネルギーおよびその微分係数とどのように相関するか？
• RQ3 中性子過剰核におけるPDRデータから、中性子皮殻厚さ$Δ R$を信頼性高く導出できるか？
• RQ4 2つの異なる質量領域のPDRデータを組み合わせることで、単一核分析に比べて$L$の精度が向上するか？
• RQ5 得られた$L$値は、重力衝突実験や他の観測量から得られた値とどのように比較できるか？

主な発見

• PDRデータを$^{68}$Niと$^{132}$Snの両方で重み付き平均した結果、勾配パラメータ$L$は$64.8 \pm 15.7$ MeVに制約された。
• 飽和状態における対称性エネルギー$J = 32.3 \pm 1.3$ MeVは、以前の推定値および理論的計算と良好に一致した。
• $^{68}$Niの最初の推定値として、中性子皮殻厚さは$Δ R = 0.200 \pm 0.015$ fmとされた。
• $^{132}$Snの中性子皮殻厚さは$Δ R = 0.258 \pm 0.024$ fmと求められ、先行研究と整合的であった。
• $^{208}$Pbの推定値は$Δ R = 0.194 \pm 0.024$ fmであり、既存の文献と一致した。
• 得られた$L$値は、ブルックナー＝ハートリー＝フォック計算および他の多くの手法の結果と強く重複しており、従来の重力衝突実験データとの不一致が解消された。