原子核低激發譜與量子相變的協變密度泛函研究

《原子核低激發譜與量子相變的協變密度泛函研究》是依託西南大學，由李志攀擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：原子核低激發譜與量子相變的協變密度泛函研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：李志攀
• 依託單位：西南大學

項目摘要

原子核量子相變涉及新的動力學對稱性、原子核殼結構演化及介觀系統相變的有限粒子數效應等重要科學問題，是核物理近年來的研究熱點課題之一。原子核低激發譜對於深入認識原子核量子相變以及揭示其微觀機制至關重要。特別是，隨著加速器的升級換代和探測設備的改進，人們觀測到越來越多的奇特核譜學信息，為系統研究原子核量子相變提供了良好的平台。本項目基於過去的工作基礎，針對以上熱點問題，擬開展以下研究工作：（1）發展適用於奇核低激發譜的協變密度泛函理論，自洽包含四極及八極形變自由度，實現對中重原子核低激發譜的統一、微觀、自洽描述；（2）研究價核子-核芯耦合效應及四極-八極關聯效應，分析勢能曲面及相變序參量演化規律，揭示相變臨界點及動力學對稱性；（3）系統研究原子核四極、八極形狀相變，探討相變的一般規律及微觀機制；（4）微觀研究奇特核與超重核低激發譜，自洽描述奇特核結構新特性，探索超重核形狀演化規律及微觀殼結構特徵。

結題摘要

量子相變是當今物理學研究的重要前沿課題，特別是奇質量系統量子相變，由於單粒子和集體自由度的耦合而展現出更大的複雜性和趣味性。原子核低激發譜對於深入認識原子核量子相變以及揭示其微觀機制至關重要。本項目針對該問題發展了適用於奇核低激發譜的協變密度泛函理論，即微觀核心準粒子耦合(CQC)模型，自洽包含了四極及八極形變自由度，實現了對中重原子核低激發譜的統一、微觀、自洽描述。採用新發展的理論模型，（1）. 定量研究了奇核量子相變，再現了相變序參量演化規律，指示奇質量的Eu同位素鏈存在增強的一階相變，揭示了奇核量子相變增強的微觀機制：核心形狀極化效應；（2）. 系統研究了奇質量Ra同位素鏈八極形變及宇稱雙帶結構，詳細探討了宇稱雙帶結構的微觀機制。此外，基於超越平均場的協變密度泛函理論，我們還對原子核質量、激發譜、形狀共存、八極形變開展了系統的研究工作，包括：（1）. 基於PC-PK1泛函研究了575個偶偶核的動力學關聯能，考慮此關聯能後，原子核的質量均方根偏差顯著降低至1.14MeV；（2）. 計算了621個偶偶核的低能激發譜和電磁躍遷，很好地再現了實驗值，並通過四極形狀不變數系統研究了原子核形狀共存；（3）. 研究了Xe、Ba、Ce、Nd、Sm、Gd、Rn、Ra、Th、U、Pu、Cm、Cf、Fm、No等15條同位素鏈的四極、八極形狀演化及低激發譜，指示在(Z, N)≈(56, 90), (90, 136)區域存在穩定八極形變，並預言(Z, N)≈(96, 196)附近可能存在穩定八極形變，同時給出了八極形變產生的微觀機理。基於項目的支持，我們還對原子核三軸形變、結團現象、超核結構等開展了原創性的研究工作。