丰中子硼同位素结构的研究

摘要

放射性核束装置和探测技术的迅速发展使得核物理学家的兴趣逐渐从过去研究稳定原子核转移到研究远离B稳定线的奇特原子核的结构,研究发现了很多奇特现象,其中晕现象是核物理学家比较感兴趣的热点问题之一。对于具有较大中质比的原子核,中子分布半径略大于质子分布半径,即存在“中子皮”结构,皮的厚度一般为0.2fm左右,对于中质比很大的原子核,中子分离能很小,可能会出现“中子晕”。晕核提供了研究低密度核物质的一种新方式,借助于晕核,人们还可以研究密度波动较大的系统的结构和动力学性质。晕核研究对天体核合成以及核物理本身都具有重要的意义。
　　 研究发现丰中子硼同位素的电磁矩随中子数变化有一个明显的依赖关系,这可能是由某种结构的变化引起的,比如结团或晕结构的演变等。物理学家预言,17B是双中子晕核,19B是松散结构的中子晕核。Suzuki等人通过测量800A MeV左右19B的相互作用截面,分析价半径预言中子滴线核19B可能是“15B+4n”的中子皮结构。同时,Hiroki等人的研究表明中子滴线核19B的基态存在结团结构,根据入射能量的不同,19B分裂以后的碎片分为He同位素和Li同位素。
　　 本文利用相对论连续谱Hartree-Bogoliubov(RCHB)微观模型理论系统的计算了丰中子硼同位素链(10≤A≤19)的基态性质:结合能、半径、密度分布等。在半径为R=20fm的球形盒子中对耦合方程进行求解,计算步长取为0.1fm。RMF相互作用参数选取三个描述轻核比较好的NLSH,PK1,TM2参数组。连续谱贡献限制在截断能量Ecut～120MeV,中心密度P0采用核物质密度0.152fm-3,奇核子采用单粒子堵塞。通过调节结合能的理论值与实验值相符合而得到中子的对势强度。理论计算可以很好地符合现有结合能、半径的实验数据。
　　 我们进一步基于质子和中子密度的径向分布、单粒子能级、能级占据几率、连续谱的贡献、中子分离能等结果的分析,证实了前人预言的17B和19B的奇特结构。计算结果表明17B是双中子晕结构,其中子晕是由于2sin轨道低的离心位垒和小的束缚能及其库珀对散射剑连续态的2s1/2轨道所形成的。19B的四中子分离能和双中子分离能,分别是S4n=1.74MeV,S2n=0.43MeV,这与8He的情况极为相似,而与11Li的情况相反。另一方面能级1d5/2的离心位垒较大,19B形成中子晕结构的可能性不大,而19B最外层由四个价核子占据,这四个粒子应该一起考虑,所以我们考虑19B是由核芯“15B+4n”组成的中子皮核。