Study on alpha emission in medium-heavy nuclei based on comprehensive nuclear models

基于综合核模型的中重核α发射研究

基本信息

批准号：
21K03561
负责人：
伊藤誠
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Kansai University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、質量数が数十から100程度の原子核に放射線を照射して誘発される「人工α崩壊」のメカニズムを解明することである。原子核の基底状態、低励起状態は「殻模型」、「平均場模型」と呼ばれる独立粒子描像に基づいた模型により記述される。しかしながら、最近の研究によって人工α崩壊の低エネルギー領域の強度分布は、α粒子の塊(αクラスター)の核内での形成確率が増大していることが指摘されている。これまでのα崩壊の記述には、核内にα粒子をアプリオリに仮定する「αクラスター模型」が成功を収めてきた。本研究では、このαクラスター模型を拡張し、殻模型、平均場模型の要素までを包括した計算・分析を行うことである。具体的には、αクラスター模型を主軸としつつ、α崩壊の始状態と終状態に対して、殻模型と平均場模型に基づくα粒子の崩れの効果を取り入れる。α崩壊前の始状態にある原子核は基底状態にあり、殻模型構造が発現している。そのため、殻模型構造内にα粒子が形成される振幅を評価する必要がある。一方、α崩壊する終状態には、α粒子が残留核に再び融合し複合核状態を形成する過程が存在し、その過程に起因するエネルギー幅が存在する。始状態においてαクラスターが形成される確率振幅は、殻模型―αクラスター模型の波動関数の重なり積分(オーバーラップ積分)により評価する。一方、終状態に対するエネルギー幅の効果は、平均場模型による融合反応のシミュレーションから評価する。これらの効果を取り入れてα崩壊強度のエネルギー分布の計算を行い、実験データとの比較および予言を行う。2022年度は、オーバーラップ計算を拡張し、ハミルトニアン行列の計算方法を確立し、それを散乱問題へ応用した。一方、α散乱の光学模型の分析を行い、融合反応のエネルギー幅についても評価を行った。

这项研究的目的是阐明质量数从几十到上百的原子核辐射照射诱发“人工α衰变”的机制。原子核的基态和较低激发态由基于独立粒子图像的模型描述，称为“壳模型”和“平均场模型”。然而，最近的研究指出，人工α衰变低能区的强度分布增加了原子核内形成α粒子簇（α簇）的概率。到目前为止，先验假设原子核内存在一个α粒子的“α簇模型”已经成功地描述了α衰变。在这项研究中，我们扩展了这个阿尔法簇模型，并进行了包括壳模型和平均场模型元素的计算和分析。具体来说，以α团簇模型为主轴，结合基于壳模型和平均场模型的α粒子塌缩对α衰变初态和终态的影响。 α衰变前初始态的原子核处于基态，呈现壳模型结构。因此，有必要评估壳模型结构内α粒子形成的幅度。另一方面，在α衰变的最终状态下，有一个α粒子再次与残余原子核融合形成复合核态的过程，并且由于这个过程而存在能量宽度。通过壳模型的波函数与α簇模型的波函数的重叠积分来评估初始状态下α簇形成的概率幅值。另一方面，能量宽度对最终状态的影响是通过使用平均场模型对聚变反应进行的模拟来评估的。结合这些效应，我们计算α衰变强度的能量分布，将其与实验数据进行比较，并做出预测。 2022年，我们扩展了重叠计算，建立了计算哈密顿矩阵的方法，并将其应用于散射问题。另一方面，分析了α散射的光学模型，并评估了聚变反应的能量范围。