[论文解读] 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 6

一句话总结

本研究利用 $^{68}$Ni 和 $^{132}$Sn 中的梯形偶极共振（PDR）数据，约束了核对称能的斜率参数 $L$ 和中子皮厚度 $ \Delta R$。通过应用自洽的非相对论性和相对论性 RPA 模型，结合多种 Skyrme 力和协变力，得出 $L = 64.8 \pm 15.7$ MeV，并首次报告了 $^{68}$Ni 的 $ \Delta R = 0.200 \pm 0.015$ fm，解决了与重离子碰撞数据之间的矛盾。

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.

研究动机与目标

• 解决基于 PDR 和基于重离子碰撞的对称能斜率参数 $L$ 估计值之间的矛盾。
• 利用 PDR 数据约束富中子核素中的中子皮厚度 $ \Delta R$。
• 检验不同理论模型（Skyrme 和协变拉格朗日量）下 $L$ 和 $ \Delta R$ 的一致性。
• 首次基于 PDR 数据提供 $^{68}$Ni 中子皮半径的理论估计。
• 提高 PDR 作为对称能密度依赖性探测工具的预测能力。

提出的方法

• 采用 19 种 Skyrme 力和协变有效拉格朗日量，进行自洽的 RPA 计算，以获得偶极强度分布。
• 使用盒子边界条件，并将径向网格扩展至约核半径的 4 倍，以离散化连续谱。
• 确保 EWSR 的耗散量至少达到 96%，以验证模型空间的完备性。
• 计算 PDR 耗散的能权和规则（EWSR），以关联对称能特性。
• 结合 $^{68}$Ni 和 $^{132}$Sn 的 PDR 数据，通过加权平均法确定 $L$ 和 $J$，以减小不确定性。
• 利用 $L$ 与 $ \Delta R$ 之间的相关性，从约束后的 $L$ 值推导中子皮厚度。

实验结果

研究问题

• RQ1 基于 $^{68}$Ni 和 $^{132}$Sn 中的 PDR 数据，对称能斜率参数 $L$ 的值是多少？
• RQ2 PDR 耗散的 EWSR 与饱和处对称能及其导数之间有何相关性？
• RQ3 能否从富中子核素中的 PDR 数据可靠地推导出中子皮厚度 $ \Delta R$？
• RQ4 结合两个不同质量区的 PDR 数据，是否能提高 $L$ 的精度，优于单核分析？
• RQ5 所得 $L$ 值与基于重离子碰撞及其他可观测量推导的值相比如何？

主要发现

• 通过结合 $^{68}$Ni 和 $^{132}$Sn 的 PDR 数据，得到加权平均值，将斜率参数 $L$ 约束为 $64.8 \pm 15.7$ MeV。
• 饱和处的对称能 $J = 32.3 \pm 1.3$ MeV 与先前估计和理论计算高度一致。
• 首次估算出 $^{68}$Ni 的中子皮厚度为 $ \Delta R = 0.200 \pm 0.015$ fm。
• $^{132}$Sn 的中子皮厚度为 $ \Delta R = 0.258 \pm 0.024$ fm，与先前结果一致。
• 推导出 $^{208}$Pb 的中子皮厚度为 $ \Delta R = 0.194 \pm 0.024$ fm，与现有文献一致。
• 所得 $L$ 值与 Bruckner-Hartree-Fock 计算及其他多数方法结果高度重叠，解决了与重离子碰撞数据之间的先前矛盾。