Mô tả thống nhất phương trình trạng thái của chất hạt nhân và thế quang học nucleon trên cơ sở trường trung bình vi mô

Thursday, 13/02/2020, 00:00

       Khái niệm trường trung bình hạt nhân (nuclear mean field - NMF) đã được Hans Bethe đề xuất lần đầu tiên cách đây gần 80 năm dùng để mô tả thế năng đơn hạt (single particle potential) của một nucleon chuyển động trong trường thế sinh bởi tương tác mạnh giữa nucleon đó với các nucleon còn lại liên kết trong hạt nhân. Với thế NMF được tính toán vi mô từ tương tác nucleon-nucleon (NN) theo các phương pháp lý thuyết nhiều hạt, chúng ta có thể mô tả được phương trình trạng thái (equation of state - EOS) của chất hạt nhân (CHN), cấu trúc hạt nhân, cũng như tán xạ nucleon - hạt nhân. 

       Trong các mẫu tính toán vi mô NMF, phương pháp Hartree-Fock (HF) đã và đang được sử dụng rộng rãi trong các nghiên cứu cấu trúc hạt nhân và EOS của CHN với tham số đầu vào là những phiên bản khác nhau của tương tác NN hiệu dụng. Các tương tác NN hiệu dụng này được xây dựng phụ thuộc tường minh vào mật độ nucleon tại môi trường hạt nhân bao quanh hai nucleon tương tác. Một trong những lựa chọn cho tương tác NN hiệu dụng là các phiên bản phụ thuộc mật độ CDM3Yn, tương tác được xây dựng từ những năm 90 bởi nhóm nghiên cứu tại Viện Khoa học và Kỹ thuật hạt nhân và đã được sử dụng rất hiệu quả trong các tính toán vi mô thế tán xạ nucleon-hạt nhân và hạt nhân-hạt nhân theo mẫu folding. Gần đây, nhóm nghiên cứu đã xây dựng thành công mô hình NMF theo phương pháp HF mở rộng để mô tả thống nhất thế đơn hạt nucleon liên kết trong chất hạt nhân và thế quang học nucleon tán xạ trên CHN có tính đến thành phần tái chỉnh hợp (RT), số hạng xuất hiện tự nhiên trong thế đơn hạt do tương tác nucleon-nucleon hiệu dụng phụ thuộc mật độ. Các đại lượng vật lý quan trọng như năng lượng đối xứng và khối lượng hiệu dụng cũng được khảo sát cụ thể qua mối liên hệ với thế đơn hạt nucleon.

       Ngoài ra, mô tả tán xạ nucleon-hạt nhân theo các phương pháp vi mô như mẫu folding với yếu tố đầu vào là tương tác NN hiệu dụng và hàm sóng của nucleon liên kết trong hạt nhân là công cụ để đánh giá các mẫu cấu trúc cũng như các mô hình tương tác NN hiệu dụng. Với hiệu ứng quan trọng của RT gây bởi tương quan nhiều hạt, thế quang học nucleon tán xạ lên hạt nhân hữu hạn cũng được xác định theo mẫu folding mở rộng (có tính đến đóng góp của RT), giúp mô tả tốt tán xạ đàn hồi nucleon lên một số hạt nhân bền như 40,48Ca, 90Zr và 208Pb tại năng lượng thấp và trung bình. Hiệu ứng phi định xứ của thế quang học nucleon, hiệu ứng vật lý xuất phát từ thành phần trao đổi của thế (do nguyên lý Pauli) và đóng góp của các kênh tán xạ không đàn hồi, được khảo sát cụ thể qua so sánh các kết quả tính toán tiết diện tán xạ đàn hồi của nucleon trên các hạt nhân bia khác nhau, sử dụng thế quang học định xứ và phi định xứ tính theo mẫu folding mở rộng. Những kết quả thu được đã khẳng định vai trò quan trọng của thành phần tái chỉnh hợp (RT) trong mô tả các đặc trưng cơ bản của CHN cũng như trong nghiên cứu tán xạ đàn hồi nucleon-hạt nhân.

Hình vẽ: Tiết diện tán xạ đàn hồi neutron lên các hạt nhân bia 40Ca,  48Ca và 90Zr tại các năng lượng lần lượt là 16.9, 16.8 và 24 MeV thu được với thế folding phi định xứ sử dụng tương tác CDM3Y6 trong hai trường hợp có (Nonlocal with RT) và không có (Nonlocal without RT) đóng góp của RT. Kết quả được so sánh với trường hợp sử dụng thế folding định xứ có đóng góp của RT (Local with RT).

Các kết quả nghiên cứu của nhóm tác giả đã được công bố trên các tạp chí khoa học quốc tế có uy tín:

Doan Thi Loan, Nguyen Hoang Phuc, and Dao T. Khoa,"Rearrangement term in the folding model of the nucleon optical potential", J. Phys. G: Nucl. Part. Phys (2019).

Doan Thi Loan, Bui Minh Loc, and Dao T. Khoa, "Extended Hartree-Fock study of the single-particle potential: The nuclear symmetry energy, nucleon effective mass, and folding model of the nucleon optical potential", PhysicalReview C034304 (2015)

 Doãn Thị Loan

Viện Khoa học và Kỹ thuật hạt nhân

Lượt xem: 179