原子核基态性质及滴线研究的理论预言取得进展

作者：叶满山 来源：中国科学报

近日，中国科学院近代物理研究所核物理中心科研人员与德国慕尼黑工业大学的合作者基于协变密度泛函理论在核结构方面的研究中取得进展。研究团队结合近年多个国际核物理理论研究组提出的新的协变密度泛函相互作用，对原子核的基态性质、质子和中子滴线、电荷均方根半径等重要科学信息开展了系统性研究。相关成果于2月1日发表在Atomic Data and Nuclear Data Tables上。 

近年来，随着新一代的大型放射性核束装置投入使用，科学家利用新的实验技术能够精确测量更多奇特原子核的质量和半径，揭示远离β稳定谷的奇特核相关的重要物理，进而使人们能够加深对宇宙中化学元素起源的理解。 

科研人员基于相对论Hartree-Bogoliubov方法，结合近代物理所团队及其他几组国际前沿核物理理论研究组提出的新相互作用函数（PC-L3R、PC-X、DD-MEX、DD-PCX），系统性地研究了质子数为8至110的原子核的基态性质，包括结合能、单中子（质子）分离能、双中子（质子）分离能、中子（质子）均方根半径以及电荷均方根半径、费米面和原子核基态的自旋与宇称。计算结果表明，这几种相互作用函数预测的束缚核数量分别为9004、9162、7112、6799。 

研究发现，这些相互作用函数给出了相似的质子滴线，但是在丰中子侧PC-L3R和PC-X给出了更远的中子滴线。研究团队认为可能是由于丰质子侧强排斥的库仑力导致丰质子核的单粒子能上移，从而导致束缚的丰质子核相较于束缚的丰中子核更少，这种情况随着质子数的增加愈发明显。而不同的相互作用函数以及对相互作用的选取将对预测的中子滴线位置产生较大影响。该研究对未来核物理实验及核物理理论研究提供了一定指引。 

相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.adt.2023.101635

  三维核素图。近代物理研究所供图。