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核多体系统的自洽场方法

文武  
【摘要】:核物理中的多体问题往往很难精确求解,为了避免相互作用的复杂性,人们发展了一些有效处理核多体问题的近似方法,自洽场方法就是其中一种。它的主要思想是将复杂的量子多体相互作用用有效的平均场来代替,每一个粒子都只受到这个平均场的作用,粒子与粒子之间相对独立运动,反过来平均场来源于各个粒子态的叠加。根据能量最低原理,这个相互关联的问题可以自洽求解。本文主要是采用自洽场方法研究强子层次上和夸克层次上的核多体系统相关问题。 第一,基于夸克介子耦合的思想,我们建立了考虑夸克自由度的核物质和有限核模型,并且同时研究了核介质中核子性质的改变。在该模型中我们采用Friedberg-Lee模型(孤子袋模型)描述核子,不同核子内的夸克通过交换标量和矢量介子发生相互作用。我们在强子层次上自洽求解核多体问题,明显考虑了核子内的夸克结构的影响,并且可以得到比较满意的核物质和有限核的性质。在该模型中,计算得到的核子半径在核介质中明显增大,与EMC实验现象定性相符。我们还给出了核子的半径、磁矩等性质从有限核的表面到中心的变化规律。 第二,我们研究了形状因子在相对论Hartree-Fock (RHF)近似中的影响。在单玻色子交换模型中,形状因子的作用是很重要的,它代表了核子的有限大小效应。在包含形状因子的σ-ω模型中,我们讨论了截断参数对结果的影响,发现在模型参数拟合核物质饱和性质的前提下,有限核的结合能明显依赖于截断参数的选取,同时有限核的单粒子能谱也受到形状因子的影响。我们还分别讨论了π介子的赝矢耦合以及ρ介子的张量耦合,形状因子的引入将改变相互作用中δ函数的处理方法。不同的处理方法将明显改变相互作用中π和ρ的贡献。 第三,基于相对论平均场模型对有限核的成功描述,我们研究了A超核中奇异介子K和K*交换的影响。一般来说在单玻色子交换模型中,K和K*负责奇异性的交换,这些介子在相对论平均场模型中不出现,它们只在Fock项中有贡献。在该模型中对于K交换,我们采用了与π介子类似的赝矢耦合,对于K*交换,则采用了与ρ介子类似的张量耦合。我们计算了超核中人超子的单粒子能级,发现K对A超子提供一个排斥势,而对于K*介子交换,由于考虑了矢量-张量项,K*对人单粒子能级的影响很小。


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