開放量子系にある軽い不安定核の構造・反応...
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開放量子系にある軽い不安定核の構造・反応 統一研究とハイパー核への展望. M. Ito and N. Itagaki. RIKEN-Nishina-Center, RI Physics Laboratory, RIKEN. Department of Physics, Univ. of Tokyo. IKEDA Diagram. Cluster structures in 4N nuclei. Ikeda’s Threshold rules. Molecular structures will appear - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
開放量子系にある軽い不安定核の構造・反応統一研究とハイパー核への展望
M. Ito and N. Itagaki
RIKEN-Nishina-Center, RI Physics Laboratory, RIKEN
Department of Physics, Univ. of Tokyo
Molecular structures will appear close to the respective cluster threshold.
αParticle Stable⇒
B.E. ~ 28 MeV
Systematic Appearanceof cluster structures
3H+p ~ 20 MeV
Cluster structures in 4N nuclei IKEDA Diagram
Ikeda’s Threshold rules
Nuclear clustering in N-rich nuclei
Molecular Orbital model : N. Itagaki et al., PRC61,62 (2000)
8Be = 2 、 12C = 3 、16O = + 12C 、 20Ne = + 16O
1. clustering in stable nuclear systems
2. Clustering in N-rich systems : Clusters + XN
Example : Be isotopes = 2 +XN
Studies on Exotic Open Quantum Systems in (Ex,T,S,A) Space
( S,T,A ) : Three Dimensions
Ex.
ene
rgy
StructuralChangeLow-lying
Mol. Orbital : ― 、+‥
Open Quantum Systems
Structure : 12Bescattering : +8He
Slow Exotic beam
Today’s report
Decays intoContinuum
Is Threshold Rule valid ??
Y
N
Cluster Physics in N-rich systems
Cluster + Valence neutrons
Various configurations will be generated.
Coupling between clusters and neutrons
Molecular Orbital Atomic orbitals
Melting or developing of α clusterxHe Clusters
Molecule-Atom
Covalent SD
In Be isotopes…
Molecular or Atomic configuration ?
Low-lying states Coexists in continuum states
10Be : E(5He+5He) - E(+6He) = 2.75 MeV12Be : E(6He+6He) - E(+8He) = 1.16 MeV
第一原理計算の最近の進展 の例 : GFMC 計算
裸の核力から 8Be=+ 、、を記述励起状態の計算も成功した ??
R.B.Wiringa et al., PRC62 (00) S.C.Pieper et al., PRC70 (04)
LS 結合、置換対称性の異なる励起状態のみ記述可能
波動関数の空間部分で直交する励起状態の記述は困難である !!
12C
G.S. 02+
例えば 12C の励起 0+ は記述は困難
(No Core Shell Model も同様 )
1/2+ (sd)
-
+
-
+ 3/2+ (sd)
1/2- (0p)
3/2- (0p)
1/2+ (sd)
1/2- (pf)
+
―
―
+
Framework ( I ) : Single particle motion in two centers
( s.p.) =(L) ± (R) : LCAO L(0p) ± R(0p)
Y(1,0)
Y(1,±1)
(0p)
S
Z
Config. MixingDistance : S
Generalized Two-center Cluster Model : PLB588 (04)
+ + ...
C1 C2 C3
0Pi (i=x,y,z) Coupled channel of Atomic Orbital
Mol. Orb 6He
10Be=++N+N
S, Ci : Variational PRM
S
5He 5HeCombne
Framework ( II ) : Transformation to Atomic orbitals
(+)2 = ( pz(L) - pz(R) )2= pz(L) ・ pz(L) + pz(R) ・ pz(R) ― 2pz(L) ・ pz(R)
6He + + 6He 5He + 5He
PJ
Intrinsic structures at Local minima
(0p3/2)4(sd) 2
(-)2 (+)2
(0p)6
(-)4
J= 0+
Adiabatic Energy surfaces
+ 8He
6He + 6He
2 MeVAtomic-MolecularHybrid configuration
6He 6He
Covalent SD
S ~ 5fm
Open quantum system : Coupling to open channels in continuum
b)(
,)(
Open channels Compound states (Closed)
0)( EH
)(,,
)()(,
LLR
uSu
B.S. solutions with Atomic Orbitals Basis
Scattering B.C.
Rearrangement channels :+ 8Heg.s. 、 6Heg.s. + 6Heg.s. 、 5Heg.s. + 7Heg.s.
Closed states method : Prof. Kamimura, Prog. Part. Nucl. Phys. 51 (2003)
+ 8He ⇒ 6He + 6He
Cro
ss s
ectio
ns (
mb
)
Ec.m. ( MeV )
Cross sections of neutron transfers
Ec.m. ( MeV )
| Sf,
I |2
+ 8He ⇒ xHe + yHe
Elastic
6He + 6He
5He + 7He
Dotted curves : Three open channels only
Solid curves: Open + closed chanels
This is prediction for future experiments at GANIL.
Excitation modes in 12Be 7He5He
6He
8He
6He
Excitation from the 02
+ state.
Excitation from the 01
+ state.
Cluster + S. P. Excitation
01+
02+
Cluster’s relative Motion is excited.
Single particleExcitation
(-)4
(-)2 (+)2
(0pR)(0pL) (+)2
05+
03+
04+
06+
+8He ⇒ 6He+6He
Rotational bands : Coexistence of MR and covalent SD
Exp. by Saito
Red : Covalent SD
Green : 5He + 7He
Pink : 6He + 6He
Blue : + 8He
Black circle: (-)2(+)2
White square: (-)2(-)2
Exp. by Freer
Exp. by Shimoura
Molecular states in Be with multi-
B(6He) = 10.8 MeV (old)
4.56 MeV (old)
1.01 MeV (now)
B(6He) = 7.25 MeV (now)
Stable ??
MO will be favored. (0s Mol. Orb.)
(5He+5He) - (+6He)
2.75 MeV
Lampha (0s)6
K. Ikeda et al., Supp. Prog. Theor. Phys. 81
Characteristic properties of Y-N interaction
Single Λ hypernuclei
NN
N⊿
250 MeV
80 MeV
Λ
Σ
N
N N
Λ4He
Λ
N
N N
Σ
+
Conversion of hyperons
Coherent - coupling
Y. Akaishi, PRL84 (00)
6He 、 6
He 、 7He 、 etc…
In N-rich systems, incoherentmixing effect may appear.
Y. Akaishi, PRL84 (00)
Dimers in (S,T) rich systems
NeutronN-N coupling
Competitions and coexistence of Atomic and Molecular states are very interesting in (E,S,T,A).
3H 3H
3H 3H
Incoherent for -N
Be12
Incoherent for -N
Coherent for t-
More stable than 12Be
He8
Incoherent for -N
Incoherent for t-
まとめ
A. Open quantum systems としてのハイパー核、不安定核の研究有限量子多体系の存在形態とダイナミクスを、 4 次元パラメータ空間 (E,S,T,A) 内で探索する研究と位置付けられる。
B. 軽い領域での特徴1. クラスター-価粒子間の相互作用は弱いため、これらの自由度の結合様式の違い により多様な構造が発現する。
2. 開放系では、クラスターと価粒子の自由度が励起したエキゾチック構造が多数 共存する ことが予想される。 ( 不安定核 10,12Be の結果から ) ⇒反応ダイナミクスと構造をリンクした研究が本質的に重要である。
ハイパー核研究 : 反応と構造のタイアップ ( 但し、主に粒子束縛状態の生成反応 )
不安定核研究 : 反応と構造の分業化⇒統一した取り扱いが重要
C. これからOpen quantum systems としての多中心エキゾチック系の研究は完全に Open Area である。従って、 0s-shell の 2 クラスター構造の研究がまず重要であろう。