奇异性核物理前沿问题

简要评述奇异性核物理的几个前沿问题,包括Λ超核能谱精细结构与ΛN相互作用提取问题,自由YN势的改进问题、K核问题、Σ超子-核势问题、Λ超子-Λ超子相互作用强度问题、中子星内部奇异粒子成分问题等.     

奇异性核物理前沿问题

简要评述奇异性核物理的几个前沿问题,包括Λ超核能谱精细结构与ΛN相互作用提取问题,自由YN势的改进问题、K核问题、Σ超子-核势问题、Λ超子-Λ超子相互作用强度问题、中子星内部奇异粒子成分问题等。     

Λ-N的S波分离势与Λ超子在核物质中的单粒子位阱深度

利用单K、η、ω及2π、πρ介子交换势给出的散射长度和有效力程, 我们导出了一种Λ-N的S波分离势, 并通过计算Λ-p弹性散射的S波相移和Λ超子在核物质中的单粒子位阱深度对该分离势的特性进行了讨论.     

强子衰变对高能反应末态超子极化的影响

在分析不同情形超子衰变的基础上, 给出超子衰变对超子产生率和末态超子极化的贡献的一般计算公式. 用Monte-Carlo数值计算研究强子衰变对高能反应末态超子极化的影响,结果发现, 强子衰变对Λ超子的贡献很大这一结论具有普遍性, 与模型无关; 不同模型给出的单极化pp碰撞产生的大横动量Λ超子极化的差别, 很可能相当大一部分来源于强子衰变. 考虑到衰变对极化贡献的计算中有较大不确定性, 检验不同模型, 最好看Σ^±,Ξ⁰,Ξ^－的极化.     

相对论平均场理论对∧,Ξ和∑超核的研究(英文)

基于相对论平均场理论,系统地研究了单∧,Ξ和∑超核,超子-核子相互作用通过拟合实验数据以及参照之前理论工作来确定。以16O为核芯,通过加入不同类型超子（∧,Ξ0,-和∑+,0,-）,比较了超子的平均势场和单粒子能级,并研究了对核芯的杂质效应。整体上看,∧和Ξ0超子在大块性质上类似;Ξ0超子平均势场最浅;库仑相互作用对于带电超子Ξ-,∑+和∑-非常重要。作为杂质,原子核中加入超子会使整个体系更束缚。然而,不同超子对原子核的半径有不同效应。此外,讨论了ωYY张量耦合,发现其对超子的能级劈裂有显著影响,甚至导致Ξ超子中出现能级反转现象。Single ∧, Ξ, and ∑ hypernuclei are systematically studied within the framework of relativistic mean-field (RMF) model with YN interactions being constrained according to the experimental data and previous theoretical efforts. By adding a hyperon to 16O, the mean-field potentials and single-particle levels for hyperons (∧, Ξ0,-, and ∑+,0,-) are compared and the impurity effects on the nuclear core are examined. In general, the ∧ and ∑0 hyperons show similar behaviors in bulk properties since both of them are electroneutral and with similar coupling constants; Ξ0 hyperon owns the shallowest mean-field potential well; and Coulomb interactions play vital roles in the charged Ξ-, ∑-, and ∑+ hyperons. As an impurity, the intruded single-hyperon makes the nuclear system more bound in most cases due to the attractive NY interaction. However, very different effects on the nucleon radii are observed for different hyperons. Besides, the effects of the ωYY tensor couplings on the spin-orbit splitting are discussed, and remarkable influences are found which even change the level ordering of Ξ hyperon.     

Σ-N相互作用的研究及_Σ~4He结合能的计算

基于SU(3)夸克模型,用共振群方法研究了两种理论下的Σ-N相互作用,得到了它们的相互作用非定域位以及Σ超子与3He壳心核的相互作用势,并在此基础上计算了4ΣHe基态结合能。计算结果表明,SU(3)夸克模型能较好地描述两种理论下的Σ-N相互作用及Σ超子与3He壳心核的相互作用势,同时由其得到的Σ4He基态结合能也与实验值基本相吻合。     

利用少体方法计算_Λ~3H,_Λ~4H,_Λ~4He的基态结合能

在手征SU（3）夸克模型和谐振子基下,Y-N（超子-核子）相互作用采用非定域势,N-N相互作用采用高斯型势,根据少体理论研究并计算了轻超核3 H 4 H 4He,,ΛΛΛ的基态结合能,并同实验值做了比较。     

■超子的发現

最近又发現一个新的基本粒子——反負克西超子(?)。这个发現是美国耶魯大学小組和欧洲一个物理学家小組分别作出的。在这个实驗里,(?)超子都是和(?)超子一起由高速反貭子与貭子碰撞产生。(?)的平均寿命在10_(-10)秒左右,过了这一段时間,(?)衰变为一个π介子和一个(?)超子,然后(?)又衰变成一个π介子和一个反貭子。由于(?)超子这种第一次衰变成一个超子的衰变方式,又叫做“級联超子”。到現在,尚未发現的(?)超子只剩下中性的(?)了。     

Σ-N相互作用的研究及 4ΣHe结合能的计算

基于SU(3)夸克模型， 用共振群方法研究了两种理论下的Σ-N相互作用， 得到了它们的相互作用非定域位以及Σ超子与3He壳心核的相互作用势， 并在此基础上计算了4ΣHe基态结合能。 计算结果表明， SU(3)夸克模型能较好地描述两种理论下的Σ N相互作用及Σ超子与3He壳心核的相互作用势， 同时由其得到的 4ΣHe基态结合能也与实验值基本相吻合。     

夸克模型与ΛN系统

在Λ超子中考虑味SU(3)对称破缺,在夸克势模型基础上引进夸克与σ~-和π~-介子场的耦合,运用相对论性的两夸克集团理论,研究了ΛN作用势、~3S_1道和~1S_0道的ΛN弹性散射相移.     

多任务神经网络对原子核低激发谱的研究

原子核低激发谱对深入理解原子核结构具有重要作用。采用多任务反向传播(Back Propagation,BP)的神经网络方法系统研究了原子核$ {2}_{1}^{+} $和$ {4}_{1}^{+} $的激发能量。除了质子数和中子数外,通过在网络输入层增加一个有关原子核集体性的物理量,BP神经网络在0.1 MeV到数MeV的能量范围内很好地拟合了原子核的低激发能。相比五维集体哈密顿量(Five-Dimensional Collective Hamiltonian,5DCH)方法,BP神经网络更好地再现了原子核低激发能的同位素趋势,以及由壳效应导致的幻数原子核低激发能的突然增大,并且将$ {2}_{1}^{+} $和$ {4}_{1}^{+} $激发能的预言精度分别提高了约80%和75%,该预言精度与单任务神经网络基本一致,但是改进了对轻核区与缺中子核区低激发谱的学习能力,这说明多任务神经网络可以实现多种激发能量的统一精确计算。     

等效质量模型中的重子质量谱

在等效质量模型框架下,考虑线性禁闭和一阶微扰相互作用的贡献并通过拟合$ \mathrm{p} $、$ \mathrm{n}$、$\Lambda$和$ \Delta $的质量来得到模型参数。发现,等效质量模型能够较好地给出符合实验的重子质量谱。而禁闭强度$D$、强耦合常数$\alpha_{\rm{s}}$以及夸克质量因子$f$与微扰强度$C$之间都存在关联,并能够很好地用解析公式逼近。除此之外,单胶子交换相互作用的色磁部分在重子质量谱中起着重要作用,从而使自旋$J=1/2$和3/2的重子之间的质量差最高达到300 MeV。为了更好地描述超子质量,对于包含奇异夸克的一对夸克间的相互作用我们进一步采用不同的强耦合常数,其具体的模型参数通过拟合$ \Sigma $和$ \Xi $的质量得到。基于本工作得到的等效质量模型参数组,能够更好地描述$ \mathrm{ud}$夸克物质团、奇异子以及致密星。     

一些近期发现的同核异能态的壳模型解释

近期，在101In、123,125Ag和218Pa等核中，首次观测到同核异能态。本工作通过原子核壳模型解释In、Ag同位素和$N\!=\!127$同中素中的这些同核异能态及相关的同核异能态背后的物理原因。101-109In这五个奇A核In同位素中，观测到的$1/2^{-}$同核异能态的激发能非常接近。这可以通过引入中子近期，在101In、123,125Ag和218Pa等核中，首次观测到同核异能态。本工作通过原子核壳模型解释In、Ag同位素和$N\!=\!127$同中素中的这些同核异能态及相关的同核异能态背后的物理原因。101-109In这五个奇A核In同位素中，观测到的$1/2^{-}$同核异能态的激发能非常接近。这可以通过引入中子$0g_{7/2}$和$1d_{5/2}$轨道间的很强的组态混合来解释。更进一步分析表明，这些奇A核In同位素中，从$9/2^{+}$基态到$1/2^{-}$同核异能态，一个质子从$1p_{1/2}$轨道激发到$0g_{9/2}$轨道。这一质子组态变化可能引发中子$0g_{7/2}$和$1d_{5/2}$轨道的单粒子能变化。这样一个原子核内的组态依赖的壳演化被称为第二类壳演化。与In同位素类似，123,125Ag的同核异能态被发现是$1/2^{-}$态，对应着一个质子空穴在$1p_{1/2}$轨道。但之前观测到的115,117Ag的$1/2^{-}$态是基态。这意味着质子$1p_{1/2}$轨道和$0g_{9/2}$轨道在$N\!=\!72$附近发生了反转。壳模型分析表明张量力是造成这两个轨道反转的决定性原因。之前观测到的奇奇核$N\!=\!127$同中素210Bi、212At、214Fr和216Ac中，基态是$1^{-}$态，同时存在高自旋的同核异能态。然而，基于$\alpha$衰变性质和壳模型计算，推荐218Pa中的基态和新发现的同核异能态分别为$8^{-}$态和$1^{-}$态。奇奇核$N\!=\!127$同中素基态和同核异能态的演化是由质子中子相互作用从粒子粒子形式转化为空穴粒子形式以及质子组态混合所导致。总的来说，壳模型对这些双幻核100Sn、132Sn和208Pb附近核中新发现的同核异能态有较好的描述。双幻核附近核中的同核异能态，也称为壳模型同核异能态，是核结构研究中非常重要的。因为这些同核异能态常常提供了中重质量区域极端丰中子和缺中子原子核中的第一个谱学性质，并包含了丰富的物理信息，比如质子中子相互作用及其在壳演化中的作用。     

单个谐振子波函数中的有效β值

当一个简单谐振子波函数(SHO)作为有效波函数时,在SHO波函数里面一个重要的参数是有效$ \, \beta$值。得到了简单谐振子波函数有效$ \, \beta$值($ \, \beta_{\rm eff}$)在坐标空间和动量空间的解析表达式。将解析式运用到轻介子系统($u\bar{u}, \, u\bar{s}$)比较 $ \, \beta_{\rm eff}$的行为,结果表明在基态时坐标空间的$ \, \beta_ {{\rm eff}, \, \boldsymbol{r}}$和动量空间的$ \, \beta_ {{\rm eff}, \, \boldsymbol{p}}$在康奈尔势下的值不相同,而在高激发态时两者大小相近。     

中子星可观测量与不同密度段核物质状态方程的关联

中子星物质主要是由高密度非对称核物质组成。目前通过地面重离子碰撞等实验来认识高密度非对称核物质的物态还存在很大的不确定性。随着对中子星天文观测精度的提高以及可观测量的增多,基于对中子星的天文观测来反向约束高密度非对称核物质物态成为了可能。从理论上去探讨中子星的可观测量与不同密度段物态方程的关联程度,将有助于上述反向对中子星物质物态的研究。本文利用分段式多方物态方程,通过对中子星的半径(R)、潮汐形变参数($\varLambda$)、转动惯量(I)等可观测量的计算分析,给出了这些观测量与物态方程各密度段的关联度。结果表明,质量为1.4$ M_{\odot}$的典型中子星潮汐形变参数($\varLambda$)和f-模频率($\nu$)主要与$ 0.5\rho_{\rm{sat}} \sim 1.5\rho_{\rm{sat}}$、$ 2.5\rho_{\rm{sat}} \sim 3.5\rho_{\rm{sat}}$和$3.5\rho_{\rm{sat}} \sim $$ 4.5\rho_{\rm{sat}}$ 三个密度段物态方程有较强关联;中子星半径(R)主要与$ 1.5\rho_{\rm{sat}} \sim 3.5\rho_{\rm{sat}}$及壳层物态有较强关联;转动惯量(I)与$ 4.5\rho_{\rm{sat}}$以下各密度段均有一定关联。     

1P波激发态粲介子和底介子的质量劈裂

应用线性Regge轨迹和相对论夸克模型,研究了低激发态单重介子谱,并解释了这些激发态的窄质量劈裂源自轻夸克的相对论效应.计算了自旋宇称为J+(J=0,1,2)的单重介子(D,Ds,B,Bs)P波的质量,并建议存在O+态的,未被实验发现的B介子和Bs介子,其质量分别为5659 MeV和5788 MeV.计算表明,Ds0(...     

N=127同中子素219U和216Ac的α衰变研究

本工作通过重离子熔合蒸发反应 40Ar+183W，产生了质子滴线附近的轻锕系核素 219U和 216Ac。实验在兰州充气反冲谱仪(SHANS)上开展，目标核产生后从薄靶中反冲出来，在飞行中与大量的本底粒子进行分离并偏转到位于焦平面的探测系统中。探测系统对注入的反冲核和随后的$ \alpha $衰变进行探测，并利用寻找$ \alpha $衰变链的方法对产物进行寻找和鉴别。在本次工作中，219U已知的$ \alpha $衰变数据得到改善，其基态衰变到子核215Th基态的$ \alpha $粒子能量被确定为$E_{\alpha}\!=\!9\ 763(15)$ keV，半衰期为$ T_{1/2} $=60(7) μs。首次发现了219U两个新的$ \alpha $衰变分支，其能量为$ E_{\alpha} $=9 246(17) keV, 8 975(17) keV，并指认它们分别是从 219U 的基态衰变到子核 215Th的低激发态 (5/2–)和(3/2–)。此外，通过对 216Ac的$ \alpha $衰变数据的分析，证实了216Ac存在同核异能态。     

Polyakov-loop拓展的夸克介子模型中的Roberge-Weiss相变研究

${\mathbb{Z}}_3$-QCD是具有严格中心对称性的类QCD理论，研究其在特殊条件下的性质有助于理解QCD退禁闭相变。本文应用三种味道的Polyakov-loop拓展的夸克介子模型作为${\mathbb{Z}}_3$-QCD的低能有效理论，研究了不同中心对称性破缺模式下的Roberge-Weiss(RW)相变。为保证RW周期性，本文采用味道依赖的虚化学势$(\mu_{\rm{u}},\mu_{\rm{d}},\mu_{\rm{s}})={\rm{i}}T(\theta-2C\pi/3,\theta,\theta+2C\pi/3)$，其中${\mathbb{Z}}_3$-QCD是具有严格中心对称性的类QCD理论，研究其在特殊条件下的性质有助于理解QCD退禁闭相变。本文应用三种味道的Polyakov-loop拓展的夸克介子模型作为${\mathbb{Z}}_3$-QCD的低能有效理论，研究了不同中心对称性破缺模式下的Roberge-Weiss(RW)相变。为保证RW周期性，本文采用味道依赖的虚化学势$(\mu_{\rm{u}},\mu_{\rm{d}},\mu_{\rm{s}})={\rm{i}}T(\theta-2C\pi/3,\theta,\theta+2C\pi/3)$，其中$0\!\leqslant\!{C}\!\leqslant1$。传统的和夸克反馈效应改进的两种不同Polyakov-loop势被分别用于相应的计算。研究表明，当$N_{\rm{f}}\!=\!3$，$C\!\ne\!1$时，RW相变出现在$\theta=\pi/3$(mod $2\pi/3$)处，其强度随$C$值的减小而加强；当$C\!=\!1$，$N_{\rm{f}}\!=\!2\!+\!1$时，RW相变位置出现反常，变为$\theta=2\pi/3$(mod $2\pi/3$)；而当$C\!=\!1$，$N_{\rm{f}}\!=\!1\!+\!2$时，RW相变点又返回$\theta\!=\!\pi/3$(mod $2\pi/3$)。上述几种情形的RW相变端点均为三相点。研究发现，夸克反馈效应使得RW相变强度减弱，退禁闭相变温度变低，但并未改变前述的定性结论。     

3M⊙ AGB星中26Al核合成的网络计算和反应率灵敏度分析

研究了3$M_{\odot}$AGB星中26Al核合成的网络计算和核反应率的灵敏度分析。结合最新的核反应率数据,建立了一个从碳到硅完整的核反应网络,计算了26Al的丰度。结果表明,26Al首先在AGB星中有效合成,随着核反应的进行,然后被一系列的核反应消耗。MgAl循环出现在26Al的网络中。我们将核反应网络中的主要核反应分为三类:(n, ${\rm{\gamma }}$),(p,${\rm{\gamma }}$)和($\alpha$, ${\rm{\gamma }}$),并对核反应率的灵敏度进行了详细的分析。已经确定了每一类中最有影响的核反应,它们是25Mg(n, ${\rm{\gamma }}$)26Mg,25Mg(p, ${\rm{\gamma }}$)26Al,26Mg(p, ${\rm{\gamma }}$)27Al,21Ne(p, ${\rm{\gamma }}$)22Na,18O($\alpha$, ${\rm{\gamma }}$)22Ne和22Ne($\alpha$,${\rm{\gamma }}$)26Mg。在目前网络所涉及的所有核反应中,25Mg(p, ${\rm{\gamma }}$)26Al是对26Al的产量有最大的影响,它值得核实验物理学家的关注。     

利用格点量子色动力学研究手征平滑过渡温度和手征相变温度

回顾了最近关于手征平滑过渡温度和手征相变温度的研究结果。首先给出了在零重子化学势能下的手征平滑过渡温度为156.5(1.5) MeV，其次，给出了在非零重子化学势能下手征相转变曲线的二阶及四阶曲率分别为0.012(4)和0.000(4)。接着讨论了在格点QCD中第一次得到的量子色动力学的手征相变温度。在热力学极限、连续极限及手征极限下，我们得到手征相变温度为132$^{+3}_{-6}$ MeV。