基本介紹
- 中文名：核多體問題
- 外文名：nuclear many-body problem
- 特徵：由三個以上核子組成的微觀系統
研究分類,唯象方法,微觀方法,核子研究,
研究分類
唯象方法
對於多粒子系統唯象的研究是著重於大量的物理現象，如核的單粒子激發，核的集體激發，核的轉動和振動，核大振幅的集體運動，核的裂變、熔合、重離子反應等，並用各種理論模型來解釋。常用的理論模型有核殼層模型、原子核的集體運動模型、相互作用玻色子模型，以及一些巨觀模型，如費米氣體模型、液滴模型、流體動力學模型、統計模型等。但唯象模型和巨觀模型的參數較多，對參數的依賴較強，缺乏理論的預言能力。為更好地描述和預言實驗現象，常採用巨觀和微觀的混合模型。
微觀方法
微觀方法是從自由核子–核子相互作用，採用非相對論或相對論量子多體方法來研究核的性質。20世紀70年代，在量子場論的介子交換理論基礎上，從大量核子–核子散射相移實驗和唯一的兩核子束縛態氘核的基態性質出發，成功建立了自由核子–核子兩體相互作用勢。直接用量子力學的多體理論來研究核的性質，最簡單的方法是在密度均勻分布的無窮大的核系統來討論。由於核力具有飽和性，重核中心區域密度趨於常數，在核物質中的研究可討論核的整體性質。在非相對論核多體理論框架下，按空穴線展開的梯形圖的無窮級求和方法，稱為BHF方法。研究發現，這種微觀研究不能定量地符合核物質飽和性質的經驗值和描述三體核系統，如He、H的基態性質，必須引進三體力才能改善與實驗值的符合。然而，近十多年基於相對論量子場論的狄拉克BHF（DBHF）理論的研究，將核子處理為狄拉克粒子，核子的相互作用勢場是由很大的標量勢和矢量勢的抵消得到。在大於飽和密度時標量勢趨於飽和，矢量勢隨密度增加，引進了新的飽和機制，成功描述了核物質的飽和性質。
核子研究
由於BHF和DBHF方法的複雜性，大部分的研究局限於核物質情況。對於有限核的研究，常採用唯象的核子的有效相互作用，作哈特里–福克計算。原子核的狀態用滿足完全反對稱的單核子波函式來描述，用變分原理得到核子在核內的勢場，從而得到單核子波函式，並作自洽的計算，這種方法稱為哈特里–福克方法。核子的有效相互作用的參數由一些實驗數據來確定。許多情況下，這種方法是成功的，常用的核子的有效相互作用有斯基爾姆勢、密西根M3Y勢和戈格里勢等。近來將核子處理為狄拉克粒子的相對論平均場理論，核子的有效相互作用是由核子之間交換標量介子σ、矢量介子ω、ρ和給出庫侖相互作用的光子來描述，並考慮介子的非線性自相互作用，有效耦合常數是由符合核物質和一些穩定核的性質來得到。相對論平均場理論不僅成功地描述了周期表上核素和核素圖上的大部分核的基態性質，而且成功地套用於核結構和反應的許多研究。有效π介子的貢獻必須考慮相對論哈特里–福克方法，由於計算的複雜性，現今尚未得到理想的有效相互作用參數，研究有待於進一步發展。
