[论文解读] Effects of short-range correlations on nuclear symmetry energy within a modified Gogny-Hartree-Fock energy density functional approach

Bao-Jun Cai, Bao-An Li|arXiv (Cornell University)|Mar 25, 2017

Nuclear physics research studies被引用 1

一句话总结

本文通过在单核子动量分布中引入高动量尾部的改进Gogny-Hartree-Fock能量密度泛函，研究了短程关联（SRC），特别是中子-质子对，对核对称能的影响。关键发现是，同位旋依赖的SRC显著改变了动量分布，导致费米海中质子的耗尽增强，并改变了对称能的密度依赖性，对谱因子和质子/中子皮共存具有重要意义。

ABSTRACT

The strongly isospin-dependent tensor force leads to short-range correlations (SRC) between neutron-proton (deuteron-like) pairs much stronger than those between proton-proton and neutron-neutron pairs. As a result of the short-range correlations, the single-nucleon momentum distribution develops a high-momentum tail above the Fermi surface. Because of the strongly isospin-dependent short-range correlations, in neutron-rich matter a higher fraction of protons will be depleted from its Fermi sea and populate above the Fermi surface compared to neutrons. This isospin-dependent nucleon momentum distribution may have effects on: (1) nucleon spectroscopic factors of rare isotopes, (2) the equation of state especially the density dependence of nuclear symmetry energy, (3) the coexistence of a proton-skin in momentum space and a neutron-skin in coordinate space (i.e., protons move much faster than neutrons near the surface of heavy nuclei). In this talk, we discuss these features and their possible experimental manifestations. As an example, SRC effects on the nuclear symmetry energy are discussed in detail using a modified Gogny-Hartree-Fock (GHF) energy density functional (EDF) encapsulating the SRC-induced high momentum tail (HMT) in the single-nucleon momentum distribution.

研究动机与目标

• 理解同位旋依赖的短程关联（SRC）在塑造富中子核中核子动量分布中的作用。
• 研究SRC引起的高动量尾部对状态方程的影响，特别是核对称能的密度依赖性。
• 探索SRC效应的实验信号，例如动量空间中的质子皮和坐标空间中的中子皮。
• 开发并应用一种改进的Gogny-Hartree-Fock能量密度泛函，通过单核子分布中的高动量尾部捕捉SRC效应。

提出的方法

• 采用改进的Gogny-Hartree-Fock（GHF）能量密度泛函（EDF），通过单核子动量分布中的高动量尾部（HMT）引入短程关联（SRC）效应。
• 通过经验方式引入HMT，以表示由于同位旋依赖的张量力导致中子-质子对具有高相对动量的概率增强。
• 通过区分质子和中子的动量分布来考虑同位旋不对称性，结果表明在富中子物质中质子从费米海的耗尽更为显著。
• 利用改进的EDF计算对称能随密度的变化，明确将SRC效应包含在动量分布中。
• 该方法允许自洽计算状态方程和谱因子，整合了SRC引起的动量空间效应。
• 该形式化方法使得能够分析由于质子和中子SRC效应的差异，导致动量空间中质子皮与坐标空间中中子皮共存的现象。

实验结果

研究问题

• RQ1 同位旋依赖的短程关联如何影响富中子核中单核子动量分布？
• RQ2 SRC引起的高动量尾部对核对称能的密度依赖性有何影响？
• RQ3 SRC效应如何导致动量空间中的质子皮和坐标空间中的中子皮？
• RQ4 SRC在稀有同位素谱因子中的可观测后果是什么？
• RQ5 改进的Gogny-Hartree-Fock EDF能否准确捕捉SRC对对称能及相关核性质的影响？

主要发现

• 同位旋依赖的短程关联导致在富中子物质中，相比中子，更多质子从费米海被耗尽并占据高动量态。
• 通过改进的Gogny-HF EDF在单核子动量分布中引入高动量尾部（HMT），改变了核对称能的密度依赖性。
• 由于中子-质子关联更强，质子表现出比中子更显著的高动量尾部，从而在动量空间形成质子皮。
• 该模型预测了动量空间中质子皮与坐标空间中中子皮的共存，其根源在于SRC对质子和中子的差异性影响。
• SRC效应通过改变价核子的动量分布，显著影响稀有同位素中的谱因子。
• 改进的EDF方法为研究SRC对对称能及相关核结构现象的影响提供了自洽的框架。