[论文解读] $\boldsymbol{\mathcal{\alpha}}$ 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 8

一句话总结

本研究采用双势垒方法（TPA），结合壳效应与质子-中子相互作用，利用改进的阻碍因子模型，预测超重核 296Og 的 α 衰变半衰期。预测半衰期为 1.09 ms，不确定性因子为 5.12，基于对 20 个偶-偶核（82 < Z < 126，152 < N < 184）的系统分析，该模型在已知同素的实验数据上表现出极佳的一致性。

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.

研究动机与目标

• 预测未知超重核 296Og 的 α 衰变半衰期，该核素预计通过 251Cf(48Ca, 3n)296Og 反应合成。
• 系统提取 82 < Z < 126 与 152 < N < 184 区域内全部 20 个偶-偶核（包括 250Cm 至 294Og）的 α 衰变阻碍因子。
• 通过在阻碍因子模型中引入壳效应与质子-中子相互作用，提升 α 衰变预测的准确性。
• 利用 NUBASE2016 和 AME2016 的最新实验数据，验证双势垒方法（TPA）的预测能力。
• 通过最小化半衰期预测中的不确定性，为未来 296Og 的实验合成提供可靠参考。

提出的方法

• 采用双势垒方法（TPA）计算 α 衰变半衰期，使用衰变宽度公式 Γ = ℏλ，其中 λ 为衰变常数。
• 利用半经典 WKB 近似中的穿透概率 P，其中 k(r) = √[2μ/ℏ² |Qα − V(r)|]，并采用完整的 α-核心势 V(r) = VN(r) + VC(r) + Vl(r)。
• 采用双曲余割型参数化形式表示核势 VN(r)，深度为 V0，弥散度为 a0，通过同位旋依赖参数进行标定。
• 通过条件 ∫[r1 到 r2] 1/(2k(r)) dr = 1 引入归一化的撞击频率因子 F，其中 r1、r2 为经典转折点。
• 基于密度依赖簇模型（DDCM），将 α 预形成因子 P0 设为 0.43（适用于偶-偶核）。
• 提出新的阻碍因子公式 log₁₀h = a + b(Z−Z₁)(Z₂−Z) + c(N−N₁)(N₂−N) + dA + e(Z−Z₁)(N−N₁)，参数通过实验数据拟合得到。

实验结果

研究问题

• RQ1 296Og 的预测 α 衰变半衰期是多少？与其他理论估算相比如何？
• RQ2 壳效应与质子-中子相互作用如何影响超重偶-偶核的阻碍因子？
• RQ3 结合改进阻碍因子模型的双势垒方法能否在超重区域重现实验测得的 α 衰变半衰期？
• RQ4 296Og 预测半衰期的不确定性是多少？如何量化？
• RQ5 与标准 TPA 和 gp77 公式相比，新阻碍因子模型在预测精度方面有何提升？

主要发现

• 预测的 296Og α 衰变半衰期为 1.09 ms，不确定性因子为 5.12，基于 Qα（WS3+ 模型）与阻碍因子（h*）校准的联合误差。
• 模型预测的半衰期（T_pre₁/₂）与实验数据高度一致，标准差 σ_pre = 0.26，优于 T_cal₁/₂（σ = 0.46）与 T_gp77₁/₂（σ = 0.69）。
• 新阻碍因子参数（a = -24.4069，b = 0.0017，c = -0.0010，d = 0.0935，e = -0.0036）成功再现了所研究 20 个偶-偶核中阻碍因子的变化趋势。
• 采用 P0 = 0.43 与新 h* 模型的 TPA 相比 T_cal₁/₂ 将预测误差降低 43.48%，相比 T_gp77₁/₂ 降低 62.32%。
• 对数比较图（图 1 和 2）表明，预测半衰期（T_pre₁/₂）与实验值高度吻合，该区域 log₁₀T_pre₁/₂ − log₁₀T_exp₁/₂ 值接近零。
• 采用 WS3+ 质量模型计算的 Qα 得到与实验最佳一致，证实其在 296Og 预测中的可靠性。