Faddeev方程求解23N原子核三体问题

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近年来,通过放射性核束实验,已经合成了许多的滴线核附近的原子核(包含丰中子核和丰质子核)。这些原子核的性质对于研究原子核的稳定性以及结构等物理性质具有十分重要的意义,并对我们了解太初原子核合成也有着很重要的作用。太初原子核合成是以及存在的质子和中子合成新的核素的过程,大约发生在宇宙大爆炸三分钟之后的时间里。一些核素如:氘、氚、氦、锂就是在这段时间内合成的。对于滴线附近的原子核的研究,人们已经有了许多的实验和理论成果。人们发现在这些原子核中,一些原子核物理中的物理效应,如:幻数,壳结构等,可能发生了变化。特别是在Ⅳ=20的同中子异荷素中发现了原子核幻数N=20的消失。为了解释这些物理效应的变化,人们提出了一些理论方法,如:Faddeev方程,等效两体方法,格林函数的蒙特卡罗方法,以及利用THSR(Tohsaki-Horiuchi-Schuck-R(o)pke)波函数等来研究这些原子核的结构和性质,其中Faddeev方程是由当时的苏联理论物理学家Faddeev在1960年提出的,是一种比较精确的求解量子三体问题的计算方法。Faddeev方程是由三个等价于薛定谔方程的耦合方程组成的,通过计算量子三体系统的能量和波函数可以得到三体系统的一些物理性质。利用Faddeev方程,人们计算了一些丰中子核,包括6,8He、11Li、12,14Be、17B和22C的物理性质,理论计算结果与实验数据符合较好。近年来,人们将Faddeev方程推广到丰质子核比如:17Ne、18Ne和28S的研究中。  本文中,我们使用Faddeev方程来研究丰中子滴线核23N。因为实验测得的原子核23N和原子核22N的单中子分离能较小,所以原子核23N可以被看作是一个包含一个核心-原子核21N和两个围绕其运动的价中子组成的三体模型。利用Faddeev方程和真实的中子-中子相互作用势,以及等效的中子-核心相互作用势,我们得到了原子核23N的基态的一些物理性质包括双中子分离能,并与实验数据符合的较好。同时我们也预测了原子核23N一个新的激发态的存在。这个新的激发态具有较小的双中子分离能,约为0.18 MeV。通过计算原子核23N新的激发态的质量均方根半径,两个价中子之间的平均距离,以及核心到两个价中子核心之间的平均距离,我们发现原子核23N这一新的激发态具有较为明显的晕结构。并且,这个弱束缚的激发态具有较大的质量均方根半径和中子密度空间分布,说明了原子核23N这个激发态可能是一个Efimov态。
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