核力的同位旋对称性破缺及其效应研究进展

核力的电荷对称性和电荷无关性被视为核物理的基本准则.然而,核子-核子散射实验已经揭示了核力存在同位旋对称性破缺成分,在核结构研究中受到越来越广泛的关注.本文介绍了近些年国内外在核力的同位旋对称性破缺及其效应方面的研究历程、面临的困难和解决的方法,重点阐述了我们取得的最新研究进展,包括基于微观核多体理论结合裸相互作用提取了核力的同位旋对称性破缺成分对核物质平均单核子能量的影响,并以此构建了电荷对称性破缺和电荷无关性破缺有效两体相互作用;建立了推广的同位旋多重态质量公式,用于解释Nolen-Schiffer反常以及Wigner同位旋多重态质量公式失效的现象;结合电荷对称性破缺有效相互作用和镜像核结合能之差的实验值,对质子间库仑力做了进一步的考虑和修正,并且建立了新的Skyrme相互作用IMP1和IMP2用以探索同位旋对称性破缺相关的问题.同时,同位旋对称性破缺相关的核结构问题也是我国兰州和惠州大科学装置上重点研究的科学问题之一.

第一性原理计算研究镜像原子核同位旋对称性破缺

同位旋对称性破缺是一个原子核性质的重要物理现象,为核结构、核反应以及核天体物理学的研究提供关键信息。镜像能级差异是一个研究同位旋对称性破缺的主要观测量,研究这种能级差异能够清晰地反映出同位旋对称性破缺,对深入认识核力的性质有重要意义。随着超级计算机计算能力与原子核量子多体方法的不断发展,第一性原理方法在原子核结构计算中已取得巨大成功。本研究基于手征有效场论的两体与三体核力,利用第一性原理价空间介质相似重整化群方法,计算了25Si与25N这对镜像核的低激发能谱。采用的核力很好地考虑了电荷对称性破缺和电荷独立性破缺效应,并在量子多体哈密顿量中考虑库仑力。计算结果显示三体力对于原子核激发态的描述非常关键。基于激发态结果,计算了镜像原子核的镜像能级差异与对应能级的粒子数占据情况。结果表明,较大的镜像能级差异主要由丰质子原子核弱束缚的1s_(1/2)轨道的占据数引起。

β衰变与同位旋对称性破缺

研究同位旋对称性破缺对于深入理解核力与核结构有着重要意义.我们在兰州重离子加速器国家实验室放射性束流线终端采用双面硅条与高纯锗组成强大的探测器阵列,精确测量sd壳质子滴线附近原子核β衰变性质,然后与其镜像核的衰变性质进行对比,系统性研究轻核区同位旋对称性破缺现象.