[논문 리뷰] First order shape transition and critical point nuclei in Sm isotopes from relativistic mean field approach

Jie Meng, W. Zhang외 3명|arXiv (Cornell University)|2003. 12. 16.

Nuclear physics research studies참고 문헌 1인용 수 42

한 줄 요약

이 연구는 BCS 쌍화를 포함한 미세한 이차모멘트 제약 리아리스틱 평균장(RMF) 모델을 사용하여 스마라늄 이so토프에서 구형에서 축대칭으로 변형된 핵으로의 1차 상전이를 처음으로 조사한다. 148Sm, 150Sm, 152Sm는 U(5) 구형과 SU(3) 변형 상 사이의 전이를 나타내는 임계점 핵으로 확인되었으며, 이는 소프트한 잠재 에너지 표면과 모든 주요 상호작용(NL1, NL3, NLSH, TM1)에서 변화하는 단일 입자 스펙트럼에 의해 지지된다.

ABSTRACT

The critical point nuclei in Sm isotopes, which marks the first order phase transition between spherical U(5) and axially deformed shapes SU(3), have been investigated in the microscopic quadrupole constrained relativistic mean field (RMF) model plus BCS method with all the most used interactions, i.e., NL1, NL3, NLSH and TM1. The calculated potential energy surfaces show a clear shape transition for the even-even Sm isotopes with $N = 82\sim 96$ and the critical point nuclei are found to be $^{148}$Sm, $^{150}$Sm and $^{152}$Sm. Similar conclusions can also be drawn from the microscopic neutron and proton single particle spectra.

연구 동기 및 목표

• Sm 이소토프에서 구형(U(5))과 축대칭으로 변형된(SU(3)) 상 사이의 1차 상전이의 미세한 기원을 조사하기 위해.
• 극한으로 변형에 민감한 임계점 핵—즉, 변형에서 극도로 소프트한 특성을 지닌 핵—이 자가일관된 미세한 프레임워크 내에서 식별될 수 있는지 확인하기 위해.
• 상대론적 평균장 접근법을 사용하여 쌍화 상호작용과 오비탈 진화의 역할이 형태 전이를 어떻게 이끄는지 조사하기 위해.
• 잠재 에너지 표면과 단일 입자 스펙트럼을 분석하여 X(5) 임계점 대칭성이 핵에서 어떻게 검증될 수 있는지 검토하기 위해.
• 현상학적 임계점 모델과 첫 번째 원리 기반의 미세한 핵 구조 계산 간의 격차를 메우기 위해.

제안 방법

• 144Sm에서 158Sm까지의 짝수-짝수 Sm 이소토프에 대해 잠재 에너지 표면을 계산하기 위해 이차모멘트 제약 리아리스틱 평균장(RMF) 이론을 사용하였다.
• 결과의 강건성을 확보하기 위해 널리 사용되는 네 가지 RMF 매개변수 세트(NL1, NL3, NLSH, TM1)를 사용하였다.
• 기본 상태와 형태 제약 상태에서의 쌍화 상호작용을 BCS 방법으로 처리하였다.
• 형태 소프트함과 임계점 행동 식별을 위해 구형 상태와 변형 상태 간의 결합 에너지 차이를 계산하였다.
• 오비탈 진화와 형태 전이 간의 연관성을 조사하기 위해 양성자와 중성자의 단일 입자 준위를 분석하였다.
• 모든 매개변수 세트 간의 결과를 비교하여 임계점 핵 식별의 일관성과 신뢰성 확인하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 어느 Sm 이소토프가 가장 소프트한 변형을 보이며, 구형에서 축대칭으로 변형된 형태로의 1차 상전이의 임계점이 되는가?
• RQ2 미세한 RMF 프레임워크에서 계산된 잠재 에너지 표면이 X(5) 임계점 대칭성 예측을 어떻게 반영하는가?
• RQ3 단일 입자 준위의 진화와 오비탈 갭의 변화가 관측된 Sm 이소토프의 형태 전이와 얼마나 관련이 있는가?
• RQ4 148Sm, 150Sm, 152Sm와 같은 임계점 핵이 여러 RMF 매개변수 세트에서 일관되게 식별될 수 있는가?
• RQ5 쌍화 상호작용과 변형 에너지 장벽이 구형과 변형 상 사이의 전이 영역을 어떻게 형성하는가?

주요 결과

• 148Sm, 150Sm, 152Sm의 잠재 에너지 표면은 β2 변형에서 극도로 소프트함을 보이며, 이는 1차 상전이의 임계점임을 나타낸다.
• 152Sm에서 구형 상태와 기저 상태 간의 결합 에너지 차이는 NL1 기준 9.51 MeV, NL3 기준 8.02 MeV, NLSH 기준 6.59 MeV, TM1 기준 3.38 MeV에 달하여 높은 형태 소프트함을 확인한다.
• 148Sm는 NL1 기준 변형에 대한 2.26 MeV의 에너지 장벽을 보이며, NLSH 기준 2.72 MeV로 증가하여 구형에서 임계점 행동으로의 전이를 나타낸다.
• 단일 입자 스펙트럼 분석 결과, N=82 오비탈 갭은 148Sm와 150Sm에서 상당히 약화되며, 154Sm부터 N=94에서 새로운 변형 갭이 나타난다.
• 144Sm의 기저 상태는 12 MeV의 장벽을 지닌 구형이며, 154–158Sm는 잘 변형된 상태를 보여 이소토프 체인 전반의 형태 변화를 확인한다.
• 모든 네 가지 매개변수 세트(NL1, NL3, NLSH, TM1)가 일관된 결과를 도출하여 148Sm, 150Sm, 152Sm가 임계점 핵으로서의 강건성을 강화한다.