一些不稳定原子核弹性电子散射理论研究

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高能弹性电子散射是研究原子核电荷密度分布及质子密度分布最有力的工具。由于受制靶技术的限制,过去的原子核电子散射实验研究仅限于稳定核及长寿命不稳定核。随着放射性核束技术的发展,短寿命不稳定原子核的高能电子散射实验研究已经被提上日程。此外,考虑了弱相互作用影响的宇称不守恒弹性电子散射能够提供原子核中子密度分布的信息。鉴于以上两点,本文把相对论平均场理论与相对论分波法结合起来,作为一个自洽的相对论模型,进行了两方面研究:一,系统研究了原子核的电荷密度分布及其高能弹性电子(库仑)散射;二,研究了原子核中质子密度分布差异及相应的宇称不守恒弹性电子散射。  第一方面研究原子核电荷密度分布及其弹性电子散射占了大部分篇幅,主要包括三部分内容。  首先,研究了同位素链(Z=8,50)及同中子素链(N=8)原子核的电荷密度分布及弹性电子散射。以Z=8的氧同位素链为例,相对论平均场理论计算结果表明,随着中子数目增加,原子核电荷密度分布呈规律性的变化,中心及尾部电荷密度降低,而r(~)3fm表面上的电荷密度增加。与氧同位素链原子核之间电荷密度分布规律性的差别相对应,其弹性电子散射微分截面也出现明显的、规律性的差异,尤其是其散射第一极小点随着中子数目增加而逐渐向内向上移动。对锡同位素链研究也得到了类似结果。N=8同中子素链原子核彼此之间电荷密度差异更为明显,其弹性电子散射微分截面随质子数目增加发生明显的整体向内向上移动。  其次,研究了原子核质子晕导致的弹性电子散射效应。根据相对论平均场理论的计算结果,17F基态与第一激发态都具有比16O基态更加扩展的电荷密度分布。而根据弹性电子散射的计算结果,与16O基态弹性电子散射相比,不具有质子晕结构的17F基态的散射第一极小点向内向上移动,而具有质子晕结构的17F第一激发态的散射第一极小点却向外向下移动。同样的结果也在研究18Ne不同组态的弹性电子散射中得到。因此,弹性电子散射可以用来鉴别原子核是否有质子晕结构。  在此基础上还研究了46Ar和44S原子核中心电荷密分布情况,发现中心密度现象,研究了这导致的弹性电子散射的可观测效应。丰中子的46Ar和44S原子核电荷密度分布出现中心压低的现象,主要是由于其质子2s1/2与1d3/2能级发生翻转,相对论平均场理论计算也支持这一结果。根据相对论分波法的计算结果,中心电荷密度压低原子核的弹性电子散射形状因子的极大极小点会向上向内移动,这与采用三参数费米分布模拟的中心电荷密度压低导致的效应一致。  第二方面研究了原子核的宇称不守恒弹性电子散射。我们首先比较了平面波玻恩近似、相对论Eikonal近似与相对论分波法的数值结果,然后研究了氧、锡、铅同位素链原子核的宇称不守恒弹性电子散射。以氧同位素链为例,我们选取了12,16,20,24O原子核进行了研究。相对论平均场理论计算结果显示,16O原子核中子质子密度分布最为接近,12,24O原子核的中子质子密度分布差别最大。采用相对论分波法计算的氧同位素链原子核的宇称不守恒弹性电子散射结果表明,16O原子核的不对称度曲线震荡幅度很小,12,24O原子核的不对称度曲线震荡幅度很大。对锡、铅同位素链原子核研究也得到了同样的结果,随着同位素链原子核中子质子密度分布差异增大,其相应的宇称不守恒弹性电子散射不对称度曲线震荡幅度也逐渐增大。因此,可借助宇称不守恒弹性电子散射研究原子核中子质子密度的差别,进而得到精确可靠的中子密度分布。
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