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中性子過剰 Na 同位体の構造と殻進化. 原研 宇都野穣 —— 共同研究者 —— 東大理・ CNS/ 理研 大塚孝治 NSCL, MSU T. Glasmacher 専修大自然 水崎高浩 会津大数理セ 本間道雄. 講演の概要. 不安定核における魔法数（閉殻構造）の消滅 核子間相互作用による “ shell evolution” Na 同位体の構造 —— normal から intruder へ shell evolution と核構造 まとめ. 魔法数の消滅とは？. ＝ 魔法数近傍核の基底状態が - PowerPoint PPT Presentation
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中性子過剰 Na 同位体の構造と殻進化
原研 宇都野穣
—— 共同研究者——東大理・ CNS/ 理研 大塚孝治
NSCL, MSU T. Glasmacher専修大自然 水崎高浩会津大数理セ 本間道雄
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講演の概要
1. 不安定核における魔法数（閉殻構造）の消滅
2. 核子間相互作用による “ shell evolution”3. Na 同位体の構造—— normal から intruder へ4. shell evolution と核構造5. まとめ
1. 不安定核における魔法数（閉殻構造）の消滅
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魔法数の消滅とは？
優位点
一粒子エネルギー相関（変形を含む）エネルギー
＝ 魔法数近傍核の基底状態が“normal” 配位に支配された球形でなく、“ intruder” 配位に支配され変形していること
• 不安定核特有の現象• N=20(N=8) 領域で盛んな研究
実験的証拠• 質量の系統性からの大きなずれ (31,32Na)• 奇核における基底状態スピン (31Na)• 偶偶核での大きな B(E2) (32Mg)• ……
1. 不安定核における魔法数（閉殻構造）の消滅
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不安定核のみ魔法数消滅が起こる原因
1. 特定の陽子数で変形エネルギーが特に大きくなる（大きな prolate 変形： Ne, Na, Mg (Z=10-12) ） “ island of inversion” は基本的にはこのメカニズムによる
2. 球形 shell gap 自体が陽子数に大きく依存する起源 : 核子間（有効）相互作用 or 小さな束縛エネルギー新たな魔法数が生じる可能性 1. は現実的な Q·Q を持つ相互作用では work する
2. が必要かどうか？
2. 核子間相互作用による “shell evolution”
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有効相互作用と effective s.p.e. (EPSE)
• 核子間の相互作用の強さは軌道に 依存する 殻構造の核子数依存性
• 簡単化のため、 coupling の角運動量 を平均化した相互作用 (monopole int.) を考える
• 核子数に依存した一粒子エネルギー は monopole int. と核子数だけで簡単 に表される ＝ effective s.p.e. (ESPE)
2. 核子間相互作用による “shell evolution”
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sd 殻領域の ESPEMonte Carlo Shell Model (MCSM) 計算に基づく empirical な
もの
d3/2 の陽子数依存性大
Ca (Z=20) ではshell gap ~ 6 MeV
O 近傍ではN=16 magic
2. 核子間相互作用による “shell evolution”
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“shell evolution” （殻進化）と相互作用
2. 核子間相互作用による “shell evolution”
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狭まる shell gap の影響を見るには？
• F (Z=9) で最も gap が狭まるしかし、同位体の存在以外の実験値が少ない
• Na (Z=11) 依然、 shell evolution の影響が大きいodd-Z のため、モーメントにより基底状態の性質が直接わかる以前から ISOL による基底状態に関する実験データが多い近年、 Coulex により、励起状態の性質も測定されつつある
同位体の系統的計算（ MCSM による殻模型計算）が有用
shell gap の N 依存性は小さい
3. Na同位体の構造——normalからintruderへ
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sd 殻模型 (USD) による S2n と閉殻構造の有無
• USD 相互作用による殻模型 ＝系統的に S2n を再現する （相互作用の信頼性） • 閉殻構造消滅核＝ sd 殻模型 では underbinding であるべき
• Na 同位体ではちょうど N=20で 閉殻構造が消滅すると推測 （ island of inversion も同じ結果）
Na
(1988)
3. Na同位体の構造——normalからintruderへ
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Na 同位体のモーメント
• N=16,17 は sd で良い
• N=18 の Q は intruder との mixing を 示唆
• N=19,20 は sd では再現不可能 MCSM では intruder が主になり、 実験値をよく再現する
3. Na同位体の構造——normalからintruderへ
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Na 同位体における S2n の比較
• MCSM と実験値の良い一致
• 31Na (N=20) における sd での underbinding は MCSM では 見られない。 intruder dominant g.s.
• 30Na (N=19) は sd と MCSM とで全く異なる基底状態にも かかわらず、ほぼ同じ S2n
Why?
3. Na同位体の構造——normalからintruderへ
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30Na の S2n と ESPE
• present int. を用い sd shell 内で 計算すると、 USD よりずっと 小さな S2n
d3/2 が USD よりも高い ＝ N=16 magic の名残
• full calc. では intruder が基底 状態になるため、余分にエネ ルギーを稼ぎ、実験の S2n へ
3. Na同位体の構造——normalからintruderへ
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エネルギー準位と基底状態からの E2遷移
3. Na同位体の構造——normalからintruderへ
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3. Na同位体の構造——normalからintruderへ
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Collective property of 30Na
[200]1/2
[211]3/2
• 基底状態 band : rotor with K=2 Q0 ~ 60 efm2
• Nilsson model からの理解 [211]3/2+[200]1/2 on a deformed core
• K=2 と K=1 の競合 : K=2 が優位 Gallagher-Moszkowski rule と consistent
4. shell evolution と核構造
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N≠20 核で魔法数が消滅する重要性
• normal と intruder state の 相関（変形）エネルギー差
semi-magic 核で最大になる
N ≠20 核で魔法数が消滅するには shell gap が十分狭くなっていることが必要
4. shell evolution と核構造
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定量的議論
• shell gap を広げた Hamiltonian ではどうなるか？
• monopole interaction の変更
xx
V Tdd 3.0
7.0{2/3,2/5
MeV for T=0MeV for T=1
x を変化させ、核構造への影響を調べる
正の値の x は、“ shell evolution” を弱めることに対応する。
4. shell evolution と核構造
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30Na の shell gap 依存性
• shell gap ~ 4 MeV で normal と intruder が入れ替わる
• 31Na はより広い gap でも可
• 30Na では 2p2h prob. が gap に 対して急激に変化
• 1p1h との競合からはさらに狭い gap を要する
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まとめ• 核子間相互作用のスピン・アイソスピン依存性によって
もたらされる shell evolution N=20(8) の（球形） shell gap が中性子過剰核で狭まる
• Na 同位体の系統性から議論• 従来の見方に反し、 N=19 で既に魔法数消滅が見られる• これは shell gap ~ 3.5 MeV 程度の十分狭い gap でないと
実現されない
N=20 核の魔法数消滅は shell gap に対し、このような強い制約を与えない
