协变密度泛函理论对原子核磁矩的研究.PDF

中国科学: 物理学 力学 天文学 2016 年 第46 卷 第1 期: 012008 SCIENTIA SINICA Physica, Mechanica Astronomica 评 述 原子核协变密度泛函理论及其应用专辑 协变密度泛函理论对原子核磁矩的研究 李剑∗ 吉林大学物理学院, 长春130012 * 联系人, E-mail: jianli@ 收稿日期: 2015-07-15; 接受日期: 2015-09-17 国家自然科学基金(批准号: 和中国博士后科学基金面上项目(编号: 2012M520667) 资助 摘要 原子核磁矩是原子核最重要的物理观测量之一, 它反映了原子核结构的重要信息. 本文回顾了原子 核磁矩的理论研究进展, 特别是协变密度泛函理论的研究进展, 并分别介绍了其对球形奇A 核和形变奇A 核 16 40 磁矩的描述. 对球形奇A 核, 首先以 O 和 Ca 附近具有LS 闭壳核芯加减一个核子的奇A 原子核磁矩为例, 讨论了奇时间场的贡献. 其次, 基于点耦合相互作用的协变密度泛函理论, 并考虑相应的奇时间场、单π 介子 208 209 207 209 207 交换流、一阶和二阶组态混合效应的修正, 研究了j j 闭壳核 Pb 附近原子核 Pb, Pb, Bi 和 Tl 的磁 33 矩. 对于形变奇A 原子核, 以 Mg 为例, 利用包含时间分量的相对论平均场理论和组态固定的形变约束方法, 研究其内禀磁矩. 最后, 对原子核磁矩的协变密度泛函理论研究进行了展望. 关键词 协变密度泛函理论, 奇A 原子核, 核磁矩 PACS: 21.10.Ky, 21.60.Jz 1 引言 子核具有反常的性质, 表现出与稳定线附近原子核 不同的壳结构和组态, 形成所谓的“反转岛” [4]. 而实 原子核磁矩是原子核的基本静态性质之一, 反映 验上对这些核磁矩的测量, 可以进一步确定其组态, 33 [5] 了丰富的核结构信息, 为深入认识原子核的结构以及 揭示其壳结构性质, 如 Mg 等. 揭示其中的物理规律提供了重要途径. 具体而言, 原 原子核磁矩 µ 还可以进一步表示为核 g 因子 子核磁矩与壳结构演化、组态性质、相互作用等核结 (Gyromagnetic Factor) 和自旋I 的乘积, 即µ gIµN . µ 构基本问题密切相关, 特别是提供了核结构在能量、 其中 是核磁矩的单位核磁子. 原子核g 因子与核 N 自旋、形状和同位旋尺度上演化的信息, 因此很早 磁矩密切相关, 可以通过测量核磁矩提取, 在一定程 就受到了核物理学家的广泛关注 [1–3]. 例如, 氘核磁 度上更能反映核结构, 特别是原子核态的集体和单 [6] 矩就作为核力中存在非中心力即张量力的直接证据 粒子性的信息 . [3]. 近年来研究发现, 远离稳定线的丰中子核区的原