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手征性在自然界中普遍存在.原子核结构中的手征性于1997年在理论上预言,其实验信号“手征双重带”于2001年在N=75的同中子素中被报道,由此原子核手性的研究成为核物理研究的又一新热点.目前虽然已经在20多个核中报道了候选的手征带,然而对其手征性的确认及其具体运动模式依然没有确切的答案.一方面,尽管人们在原子核手性描述方面已有很多工作,但对其性质的理解依然主要基于一粒子一空穴与γ=30°三轴转子耦合的理想图像.另一方面基于平均场的半经典倾斜轴推转模型研究认为,实际核中的手征带并不完全符合静态手性图像,还包含着动态手性特征.因此有必要建立一个适用于描述实际核中的手征双重带的完全量子的理论模型,以期更好地理解实际核中的双重带性质,并具体研究和呈现其中的运动模式,给出清晰的原子核手性图像.
本论文发展了多粒子多空穴与三轴转子耦合的模型(MPRM).MPRM克服了以往的粒子转子模型只能处理涉及两个价核子组态的困难,可以处理涉及多个价核子组态的各种原子核转动现象.在MPRM中,基矢中描述价核子的内禀波函数部分变成Slater行列式乘积,而哈密顿量中不仅包含单体算符而且包含两体算符.当考虑多价核子组态时,采用多粒子组态能量截断来克服基矢维数过大的问题.
利用本论文发展的MPRM,不仅可以研究奇奇核,也可以研究奇A核和偶偶核中的手征双重带.作为首次应用,模型极好地再现了奇A核135Nd中基于πh211/2×vh-111/2组态的候选手征带的实验数据.在成功再现实验数据的基础上,通过分析角动量期待值以及角动量在三个惯性主轴上的投影值的几率分布,展示了其角动量几何及其演化过程,发现在135Nd的手征双重带中,低自旋部分呈现动态手性特征,在中间自旋39/2h附近展示出静态手性特征,而在更高自旋处又展现出另一种形式的动态手性特征.由此,利用完全量子的粒子转子模型展示了静态手性和动态手性之间的演化过程.
基于粒子空穴与偏离γ=30°的三轴转子耦合情形,进一步研究了静态手性和动态手性的电磁跃迁性质.发现磁偶极跃迁的staggering现象对三轴形变参数γ敏感.在15°≤γ≤30°时B(M1)staggering与原子核手征性的运动模式密切相关,即在静态手性区表现出强的B(M1)staggering特征,在动态手性区表现出弱的B(M1)staggering特征.对于具有近简并能谱以及相似的B(M1)和B(E2)跃迁性质的双重带,强的B(M1)staggering可以作为静态手性的特征.