[论文解读] Reexamination of microscopic optical potentials based on multiple scattering theory

Kosho Minomo, Kouhei Washiyama+1 more|arXiv (Cornell University)|Dec 29, 2017

Force Microscopy Techniques and Applications被引用 4

一句话总结

本研究基于多散射理论，系统评估了核子和氘核-核子散射的微观折叠模型，重点关注反称化因子（ASF）、局域密度近似（LDA）不确定性以及Brieva-Rook（BR）局域化。结果表明，对于轻靶核（如12C），在200 MeV以下，ASF可将总反应截面的计算结果与实验数据的符合度提高约10%；LDA不确定性在低能区可达约10%；而BR局域化在65 MeV以下仍具有效性，验证了该模型在25 MeV以上能量区域的可靠性，偏差小于10%。

ABSTRACT

Microscopic optical potentials have been successful in describing nucleon-nucleus and nucleus-nucleus scattering. Some essential ingredients of the framework, however, have not been examined in detail. Applicability of the microscopic folding model is systematically investigated. Effect of an antisymmetrization factor (ASF) appearing in multiple scattering theory, theoretical uncertainty regarding the local density approximation (LDA), and the validity of a prescription for nonlocality, the Brieva-Rook (BR) localization, of the microscopic potential, are quantitatively estimated for nucleon-nucleus scattering; investigation on the ASF is carried out for also deuteron-nucleus scattering. A single folding model with the Melbourne g-matrix interaction and the SLy4 Skyrme-type Hartree-Fock-Bogoliubiv (SLy4-HFB) density is employed for evaluating a nucleon-nucleus microscopic optical potential. Deuteron-nucleus scattering is described by the continuum-discretized coupled-channels method incorporating the microscopic proton-nucleus and neutron-nucleus potentials. The ASF is found to affect proton total reaction cross sections for a 12C target below 200 MeV by about 10%. Effect of the ASF on total reaction cross sections is negligibly small if a target nucleus is heavy or scattering energy is above 200 MeV; elastic cross sections are hardly affected by the ASF for all the reaction systems considered. Below 65 MeV, still the BR localization works quite well. However, at energies below about 50 MeV, the LDA becomes less accurate for evaluating elastic cross sections at backward angles. This is the case also for the total reaction cross sections of p-12C below about 200 MeV. The microscopic model is applicable to nucleon-nucleus scattering above 25 MeV for target nuclei in a wide range of mass numbers. Deviation of calculated results from experimental data is less than about 10%.

研究动机与目标

• 系统评估基于墨尔本g-矩阵和SLy4-HFB密度的核子-核子散射微观折叠模型的适用性。
• 量化多散射理论中反称化因子（ASF）对反应观测量的影响，尤其针对轻靶核和低能区。
• 评估折叠模型中局域密度近似（LDA）带来的理论不确定性，特别是低入射能量下的情况。
• 检验Brieva-Rook（BR）局域化方案在非局域微观势中的有效性，能量下限达50 MeV。
• 将分析扩展至使用连续离散耦合通道（CDCC）方法的氘核-核子散射，以评估在更复杂体系中ASF的影响。

提出的方法

• 采用单重折叠模型，结合墨尔本g-矩阵相互作用和SLy4-HFB核密度，构建微观核子-核子光学势。
• 在多散射框架中显式引入反称化因子（ASF），以评估其对散射观测量的影响。
• 使用局域密度近似（LDA）计算折叠势，并通过与非局域结果比较来量化其理论不确定性。
• 应用Brieva-Rook（BR）局域化方案将非局域势转换为局域形式，并通过散射波的直接比较测试其准确性。
• 对于氘核-核子散射，采用CDCC方法，结合微观质子-核子和中子-核子势，评估弹性截面和反应截面。
• 计算Perey因子F(R)以量化非局域性效应，并分析其能量和靶核质量依赖性。

实验结果

研究问题

• RQ1 在200 MeV以下，反称化因子（ASF）对p-12C散射总反应截面的影响有多大？
• RQ2 局域密度近似（LDA）在低能区对微观折叠模型引入的理论不确定性有多大？
• RQ3 Brieva-Rook（BR）局域化方案在低于65 MeV能量下对非局域微观势的准确性如何？
• RQ4 ASF是否显著影响氘核-核子散射观测量，特别是反应截面？
• RQ5 SLy4-HFB密度能否作为轻核中经验密度在微观折叠模型中的可靠替代方案？

主要发现

• 在200 MeV以下，反称化因子（ASF）使p-12C的总反应截面σR计算值降低约10%，从而更符合实验数据。
• ASF对弹性截面以及重靶核或能量高于200 MeV时的σR影响可忽略，表明其影响局限于低能区的轻系统。
• 低能区LDA带来的理论不确定性最高可达10%，尤其影响p-12C在200 MeV以下的后向角弹性散射和σR。
• Brieva-Rook（BR）局域化在50 MeV仍高度有效，此能量范围内Perey因子F(R)与非局域结果仅有微小偏差。
• SLy4-HFB密度为12C等轻核提供了可靠的替代方案，使其可应用于经验密度不可用的不稳定核素。
• 在25 MeV以上能量区域，采用LDA和BR局域化的微观折叠模型结果与实验数据偏差在约10%以内，表明该模型在此能量区具有强适用性。