[论文解读] Importance of static quadrupole moments for determining collective aspects of nuclear structure: N=Z calculations with four and eight valence particles

S. J. Q. Robinson, T. H. Hoang+3 more|arXiv (Cornell University)|Jul 22, 2013

Nuclear physics research studies被引用 6

一句话总结

本研究采用大规模壳模型计算，结合多种相互作用（gxpf1、FPD6、jj44b、jun45），研究从 44Ti 到 96Cd 的 N=Z 核素中的集体核结构。结果表明，静态四极矩在识别集体行为中起关键作用，揭示了 88Ru 的扁平形变以及 92Pd 的振动行为特征，同时突显了不同相互作用之间在占据数和可观测量上的显著差异，强调了结果对有效相互作用和模型空间选择的高度敏感性。

ABSTRACT

In this work we look at the low lying nuclear structure of several N=Z nuclei residing between the doubly magic nucei ^{40} Ca and ^{100} Sn. Using large shell model codes we calculate and discuus the systematics of enegies. We show energy levels, B(E2)'s, static quadrupule moments and g factors. In all cases we compare the results of 2 different interactions which yield significanly different occupation numbers. We compare with the simplest versions of the rotational and vibrational models. By examinnig B(E2)'s and static quadrupole moments we make associations with collective models find that in the model space here considered ,{}^{88} Ru is oblate . The quadruple moment of ^{92} Pd is very small consistent with the vibrational model.

研究动机与目标

• 评估静态四极矩在识别 N=Z 核素中集体核结构的作用。
• 比较不同有效相互作用（gxpf1、FPD6、jj44b、jun45）在大规模壳模型计算中的预测结果。
• 评估计算的电磁可观测量（B(E2)、g 因子、Q 矩）与旋转和振动模型的一致性。
• 研究占据数变化对集体性质的影响，以及模型空间截断的可靠性。
• 探讨不同相互作用之间结果差异对理论核结构建模的启示。

提出的方法

• 采用通用的 sd- 和 pf-壳层相互作用（gxpf1、FPD6）以及 jj44b 和 jun45 相互作用，对较重的 N=Z 核素进行大规模壳模型计算。
• 计算激发能、B(E2) 跃迁强度、g 因子以及 J=2+、4+、…、20+ 态的静态四极矩（Q(J)）。
• 利用标准公式将结果与简单旋转和振动模型进行比较：旋转模型中 B(E2,J→J−2) ∝ J(J−1)² 且 Q(J) ∝ J/(2J+3)，振动模型中 B(E2,J+2→J) ∝ (J+2)。
• 利用关系式 Q(2+) = -2.02566√B(E2,2→0) 评估旋转模型中形变的长短轴（椭球为长轴或扁平形变）。
• 分析基态和 2+ 态中最低配置的占据概率，以评估混合程度和集体性。
• 系统比较不同相互作用下的可观测量，评估结果对有效相互作用和模型空间截断的敏感性。

实验结果

研究问题

• RQ1 静态四极矩如何帮助区分 N=Z 核素中旋转与振动行为？
• RQ2 不同有效相互作用（如 gxpf1 与 FPD6、jj44b 与 jun45）在多大程度上改变预测的占据数和电磁可观测量？
• RQ3 为何壳模型中高自旋时 B(E2) 值下降，与简单旋转模型的预测相反？
• RQ4 Q(2+) 的符号和大小在 88Ru 和 92Pd 中揭示了何种形变特征（长轴形变、扁平形变或振动）？
• RQ5 计算的 g 因子与集体模型预测的 Z/A = 0.5 相比如何？这反映了何种基本结构特征？

主要发现

• 88Ru 的静态四极矩为大而正的值（Q(2+) = 29.0–36.7 eb），表明其具有强烈的扁平形变，与典型的长轴形变预期相反。
• 92Pd 的四极矩极小，且在不同相互作用间符号发生变化（jj44b 为 4.6 eb，jun45 为 -3.5 eb），与振动行为一致。
• B(E2) 值随价核子数线性增加：96Cd、92Pd 和 88Ru 的 B(E2) 分别为 155、366 和 579 e²fm⁴（相对于 100Sn 分别有 4、8、12 个空穴）。
• 不同相互作用下 B(E2,2→0) 值存在显著差异：88Ru 的 B(E2) 在 jj44b 中为 578 e²fm⁴，在 jun45 中为 492 e²fm⁴，且 B(E2) 越高，最低配置的基态占据越低。
• 52Fe 的 12+ 态能量低于 10+ 态，该能级交叉现象在 FPD6 相互作用中未被再现，但在 gxpf1 中几乎简并，表明结果对相互作用选择高度敏感。
• 所有核素和相互作用下，g 因子均保持在约 0.54，接近集体模型的 Z/A = 0.5 值以及单 j 壳层模型预测，表明尽管结构存在差异，磁性质仍保持一致。