[论文解读] Multinucleon transfer reaction in time-dependent Hartree-Fock theory

Kazuyuki Sekizawa, Kazuhiro Yabana|arXiv (Cornell University)|Nov 26, 2015

Nuclear physics research studies被引用 4

一句话总结

本文在时间演化哈特ree-福克（TDHF）理论框架内发展了一种粒子数投影（PNP）方法，用于计算重离子反应中的多核子转移（MNT）截面。该方法能够精确计算反应产物的转移概率和激发能，当与粒子蒸发的统计模型结合时，可较好地再现小核子转移情况下的实验MNT截面，但大转移情况下的准确性下降。

ABSTRACT

Time-dependent Hartree-Fock (TDHF) theory has achieved a remarkable success in describing and understanding nuclear many-body dynamics from nucleons' degrees of freedom. We here report our investigation of multinucleon transfer (MNT) processes employing the TDHF theory. To calculate transfer probabilities for channels specified by the number of protons and neutrons included in reaction products, a particle-number projection (PNP) method has been developed. The PNP method is also used to calculate excitation energies of reaction products. Combined use of the PNP method with a statistical model, we can evaluate MNT cross sections taking account of effects of particle evaporation. Using these methods, we evaluate MNT cross sections for $^{40,48}$Ca+$^{124}$Sn, $^{40}$Ca+$^{208}$Pb, and $^{58}$Ni+$^{208}$Pb reactions. From systematic analyses, we find that cross sections for channels with a large reaction probability are in good agreement with experimental data. However, the agreement becomes less accurate as the number of transferred nucleons increases. Possible directions to improve the description are discussed.

研究动机与目标

• 开发一种超越经验模型的、微观的、从头算的多核子转移（MNT）反应理论框架。
• 通过引入高效的粒子数投影（PNP）方法，克服传统基于TDHF的转移概率计算的计算局限性。
• 利用统计模型（如蒸发模型）评估包括粒子蒸发等次级效应在内的MNT截面。
• 将理论预测与40,48Ca+124Sn、40Ca+208Pb和58Ni+208Pb反应的实验数据进行比较。
• 识别TDHF在描述大核子转移时的局限性，并通过TDGCM和TDHFB扩展提出改进方案。

提出的方法

• 应用时间演化哈特ree-福克（TDHF）理论模拟低能重离子碰撞中的核动力学过程。
• 发展粒子数投影（PNP）方法，从反应产物中中子和质子数定义的各通道提取转移概率。
• 利用PNP方法从碰撞后的TDHF波函数计算反应碎片的激发能。
• 将PNP结果与统计模型（如蒸发模型）结合，估算考虑激发碎片粒子蒸发的截面。
• 在接近库仑势垒的能量下，对40,48Ca+124Sn、40Ca+208Pb和58Ni+208Pb体系进行TDHF计算。
• 分析颈部形成与断裂动力学作为准裂变的前驱，尤其在N/Z不对称性较大的体系中。

实验结果

研究问题

• RQ1 TDHF理论中的PNP方法能否准确预测重离子反应的多核子转移截面？
• RQ2 引入粒子蒸发效应和激发能修正后，理论与实验的一致性如何受到影响？
• RQ3 为何基于TDHF的MNT截面预测在大核子转移数时准确性下降？
• RQ4 颈部形成与断裂在引发大规模核子转移和准裂变中起什么作用？
• RQ5 为增强TDHF对MNT过程的预测能力，需要哪些理论改进（如TDGCM、TDHFB）？

主要发现

• PNP方法实现了TDHF中转移概率和激发能的高效精确计算，计算成本从2^N降低至数百个行列式。
• 对于小核子转移数的MNT通道，计算截面与实验数据高度一致。
• 在涉及大核子转移的通道中，一致性下降，表明当前TDHF框架存在局限性。
• 引入粒子蒸发效应后，理论与实验的一致性得到改善，但对大转移仍存在低估。
• 颈部形成与断裂被观察为准裂变的前驱，尤其在N/Z不对称性较大的体系中（如40Ca+208Pb）。
• 该方法可扩展以包含宇称和角动量投影，为未来与伽马射线谱学数据比较提供可能。