中性子過剰
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中性子過剰 Na 同位体の構造と殻進化. 原研  宇都野穣 —— 共同研究者 —— 東大理・ CNS/ 理研  大塚孝治 NSCL, MSU T. Glasmacher 専修大自然   水崎高浩 会津大数理セ    本間道雄. 講演の概要. 不安定核における魔法数(閉殻構造)の消滅 核子間相互作用による “ shell evolution” Na 同位体の構造 —— normal から intruder へ shell evolution と核構造 まとめ. 魔法数の消滅とは?. = 魔法数近傍核の基底状態が

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Presentation Transcript
Na

中性子過剰Na同位体の構造と殻進化

原研  宇都野穣

——共同研究者——

東大理・CNS/理研  大塚孝治

NSCL, MSU T. Glasmacher

専修大自然   水崎高浩

会津大数理セ    本間道雄


Na
講演の概要

  • 不安定核における魔法数(閉殻構造)の消滅

  • 核子間相互作用による “shell evolution”

  • Na同位体の構造——normalからintruderへ

  • shell evolution と核構造

  • まとめ


Na

1. 不安定核における魔法数(閉殻構造)の消滅

魔法数の消滅とは?

= 魔法数近傍核の基底状態が

“normal”配位に支配された球形

でなく、“intruder”配位に支配され

変形していること

  • 実験的証拠

  • 質量の系統性からの大きなずれ(31,32Na)

  • 奇核における基底状態スピン(31Na)

  • 偶偶核での大きなB(E2) (32Mg)

  • ……

優位点

一粒子エネルギー

相関(変形を含む)

エネルギー

  • 不安定核特有の現象

  • N=20(N=8)領域で盛んな研究


Na

1. 不安定核における魔法数(閉殻構造)の消滅

不安定核のみ魔法数消滅が起こる原因

  • 特定の陽子数で変形エネルギーが特に大きくなる(大きなprolate 変形: Ne, Na, Mg (Z=10-12) ) “island of inversion” は基本的にはこのメカニズムによる

  • 球形shell gap 自体が陽子数に大きく依存する起源 : 核子間(有効)相互作用 or 小さな束縛エネルギー新たな魔法数が生じる可能性 

  • は現実的なQ·Qを持つ相互作用ではworkする

  • が必要かどうか?


Effective s p e epse

2. 核子間相互作用による “shell evolution” 不安定核における魔法数(閉殻構造)の消滅

有効相互作用とeffective s.p.e. (EPSE)

  • 核子間の相互作用の強さは軌道に 依存する   殻構造の核子数依存性

  • 簡単化のため、coupling の角運動量 を平均化した相互作用(monopole int.) を考える

  • 核子数に依存した一粒子エネルギー は monopole int. と核子数だけで簡単 に表される = effective s.p.e. (ESPE)


Sd espe monte carlo shell model mcsm empirical

2. 核子間相互作用による “shell evolution” 不安定核における魔法数(閉殻構造)の消滅

sd 殻領域のESPEMonte Carlo Shell Model (MCSM) 計算に基づくempiricalなもの

d3/2の陽子数

依存性大

O 近傍では

N=16 magic

Ca (Z=20)では

shell gap ~ 6 MeV


Shell evolution

2. 核子間相互作用による “shell evolution” 不安定核における魔法数(閉殻構造)の消滅

“shell evolution” (殻進化)と相互作用


Shell gap

2. 核子間相互作用による “shell evolution” 不安定核における魔法数(閉殻構造)の消滅

狭まるshell gap の影響を見るには?

  • F (Z=9) で最もgap が狭まるしかし、同位体の存在以外の実験値が少ない

  • Na (Z=11)依然、shell evolution の影響が大きいodd-Z のため、モーメントにより基底状態の性質が直接わかる以前からISOL による基底状態に関する実験データが多い近年、Coulex により、励起状態の性質も測定されつつある

同位体の系統的計算(MCSMによる殻模型計算)が有用

shell gap のN 依存性は小さい


Sd usd s 2n

3. Na同位体の構造——normalからintruderへ 不安定核における魔法数(閉殻構造)の消滅

sd殻模型(USD)によるS2nと閉殻構造の有無

(1988)

  • USD相互作用による殻模型 =系統的にS2nを再現する (相互作用の信頼性)

  • 閉殻構造消滅核=sd殻模型 ではunderbinding であるべき

  • Na同位体ではちょうどN=20で 閉殻構造が消滅すると推測 (island of inversionも同じ結果)

Na


Na

3. Na同位体の構造——normalからintruderへ 不安定核における魔法数(閉殻構造)の消滅

Na同位体のモーメント

  • N=16,17 はsd で良い

  • N=18 のQ はintruder とのmixing を 示唆

  • N=19,20 はsd では再現不可能MCSM ではintruder が主になり、 実験値をよく再現する


Na s 2n

3. Na同位体の構造——normalからintruderへ 不安定核における魔法数(閉殻構造)の消滅

Na同位体におけるS2n の比較

  • MCSM と実験値の良い一致

  • 31Na (N=20) におけるsd でのunderbinding はMCSM では 見られない。intruder dominant g.s.

  • 30Na (N=19) はsd とMCSM とで全く異なる基底状態にも かかわらず、ほぼ同じS2nWhy?


30 na s 2n espe

3. Na同位体の構造——normalからintruderへ 不安定核における魔法数(閉殻構造)の消滅

30Na のS2n とESPE

  • present int. を用いsd shell 内で 計算すると、USD よりずっと 小さなS2nd3/2がUSD よりも高い  =N=16 magic の名残

  • full calc. ではintruder が基底 状態になるため、余分にエネ ルギーを稼ぎ、実験のS2nへ


Na

3. Na同位体の構造——normalからintruderへ 不安定核における魔法数(閉殻構造)の消滅

エネルギー準位と基底状態からのE2遷移


Na

3. Na同位体の構造——normalからintruderへ 不安定核における魔法数(閉殻構造)の消滅


Collective property of 30 na

3. Na同位体の構造——normalからintruderへ 不安定核における魔法数(閉殻構造)の消滅

Collective property of 30Na

  • 基底状態 band : rotor with K=2Q0~ 60 efm2

  • Nilsson model からの理解p[211]3/2+n[200]1/2 on a deformed core

  • K=2 と K=1 の競合 : K=2 が優位  Gallagher-Moszkowski rule とconsistent

[200]1/2

[211]3/2


Na

4. shell evolution と核構造 不安定核における魔法数(閉殻構造)の消滅

N≠20核で魔法数が消滅する重要性

  • normal と intruder state の 相関(変形)エネルギー差semi-magic 核で最大になる

N ≠20核で魔法数が消滅する

にはshell gap が十分狭くなって

いることが必要


Na

4. shell evolution と核構造 不安定核における魔法数(閉殻構造)の消滅

定量的議論

  • shell gap を広げたHamiltonian ではどうなるか?

  • monopole interaction の変更

MeV for T=0

MeV for T=1

xを変化させ、核構造への影響を調べる

正の値のx は、“shell evolution” を弱めることに対応する。


30 na shell gap

4. shell evolution と核構造 不安定核における魔法数(閉殻構造)の消滅

30Na のshell gap 依存性

  • shell gap ~ 4 MeV で normal とintruder が入れ替わる

  • 31Na はより広いgap でも可

  • 30Na では 2p2h prob. がgap に 対して急激に変化

  • 1p1h との競合からはさらに狭いgap を要する


Na
まとめ 不安定核における魔法数(閉殻構造)の消滅

  • 核子間相互作用のスピン・アイソスピン依存性によってもたらされる shell evolutionN=20(8)の(球形)shell gap が中性子過剰核で狭まる

  • Na同位体の系統性から議論

  • 従来の見方に反し、N=19で既に魔法数消滅が見られる

  • これは shell gap ~ 3.5 MeV程度の十分狭いgap でないと実現されないN=20 核の魔法数消滅はshell gap に対し、このような強い制約を与えない


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