点耦合协变密度泛函理论对轻核区结团结构的研究

作     者：唐中华 

作者单位：西南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李加兴

授予年度：2013年

学科分类：08[工学] 0827[工学-核科学与技术] 082701[工学-核能科学与工程] 

主      题：点耦合协变密度泛函 对关联 基态性质 密度分布 结团结构 

摘      要：原子核中的结团结构是当今核物理研究的重要课题,特别是轻核区的结团结构成为研究的热点。大量的理论和实验研究表明,结团结构是轻核的基本特性,更多地分布在在N=Z核及其相邻核和滴线核中,可能的结团形态主要有线性链式结构,八极形变,三角形,环状和花朵状。特别地,a结团结构扮演着重要的角色,例如Be同位素链、12C、16O、20Ne、28Si、40Ca等。实验上主要通过非弹性碰撞,碎裂反应和敲出反应得到原子核的结团结构。大量的理论模型对原子核的结团进行了研究,包括微观结团模型(共振群方法(RGM),生成坐标方法(GCM),正交条件方法(OCM),随机变分方法(SVM),分子轨道(MO)模型,反对称分子动力学(AMD)模型),费米分子动力学(FMD)模型,有效液滴模型(ELDM),密度依赖的结团模型(DDCM)和协变密度泛函理论。 点耦合协变密度泛函理论成功描述了核素图中许多核素的性质。基于以下优点,点耦合协变密度泛函理论备受关注：(1)不存在介子自由度,使得计算结果简化;(2)很容易扩展到用于研究原子核低激发态的超越平均场近似。 本文基于点耦合协变密度泛函理论,对轻核区许多核素的基态性质和结团结构进行了研究,研究的核素包括：Be的偶A同位素链、N=Z核(12C,16O,20Ne,24Mg,28Si,32S,36Ar,40Ca)、滴线核(32Ne,48S,52Ar,58Ca)、Mg的偶A同位素链和N=12的核素(18C,20O,22Ne)。基态性质主要包括结合能、电四极形变、均方根半径和对能;结团结构通过核子的密度分布得到。计算程序中采用零程对力的BCS方法处理对关联,使用了PC-F1和PC-PK1两种有效相互作用参数。 首先,从对关联、有效作用参数、核子数三个方面对Be的偶A同位素链的位能曲线、基态性质、密度分布和单粒子能级进行了研究。结果表明：(1)对关联对Be的偶A同位素链的位能曲线、基态性质和密度分布影响较大。不考虑对关联时,8,10,14Be具有双α结团结构,有对关联时,8,14Be具有双α结团结构;对关联会削弱Be的偶A同位素链的2α结团结构;(2)PC-F1和PC-PK1两种参数对Be的偶A同位素链的位能曲线、基态性质和密度分布影响很小;(3)随着中子数的增加,双α间距与对应的电四极形变参数具有相同的变化趋势;(4)费米面附近的单粒子能级间距越大,核素的结团结构越明显。 其次,采用与前面研究类似的方法,对研究对象中的其它核素进行研究,包括24Mg的位能曲线,N=Z核和滴线核的基态性质,24Mg约束计算的观测量以及所有核素的密度分布。结论如下：(1)对关联对36Ar和40Ca的基态性质和密度分布影响较大;(2)PC-F1和PC-PKl参数对N=Z核的结团结构影响较大,对滴线核的结团结构影响很小;(3)核子数增加对结团结构的影响：***的偶A同位素链的双核结团间距与对应的电四极形变参数具有相同的变化趋势;b.中子增加对结团结构的影响比增加相同数量的质子大;(4)不同电四极形变的同一核素具有不同的结团结构;(5)单核子势阱深度取极值时,最大的核子密度取极值;单核子势阱深度最深时,结团结构最明显。