Một số tính chất nhiệt của hạt nhân 48Si và 51V tại nhiệt độ hữu hạn

Bài viết Một số tính chất nhiệt của hạt nhân 48Si và 51V tại nhiệt độ hữu hạn nghiên cứu một số tính chất nhiệt của hai hạt nhân 48Si và 51V tại nhiệt độ hữu hạn sử dụng phương pháp trường trung bình Hartree-Fock và mô hình suy giảm phonon kết hợp lời giải chính xác bài toán kết cặp phụ thuộc nhiệt độ.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Một số tính chất nhiệt của hạt nhân 48Si và 51V tại nhiệt độ hữu hạn Tuyển tập báo cáo Hội nghị Khoa học và Công nghệ hạt nhân toàn quốc lần thứ 14 Proceedings of Vietnam conference on nuclear science and technology VINANST-14 MỘT SỐ TÍNH CHẤT NHIỆT CỦA HẠT NHÂN 48Si VÀ 51V TẠI NHIỆT ĐỘ HỮU HẠN SOME THERMAL PROPERTIES OF 48SI AND 51V NUCLEI AT FINITE TEMPERATURE LE TAN PHUC1, NGUYEN NGOC ANH2 1 Viện nghiên cứu Khoa học Cơ bản và Ứng Dụng, Đại học Duy Tân (Institute of Fundamental and Applied Sciences, Duy Tan University) 2 Viện Nghiên cứu Hạt nhân, 01 Nguyên Tử Lực, Đà Lạt (Dalat Nuclear Research Institute, 01 Nguyen Tu Luc, Dalat) letanphuc191190@gmail.com Tóm tắt: Trong báo cáo này, chúng tôi nghiên cứu một số tính chất nhiệt của hai hạt nhân 48Si và 51V tại nhiệt độ hữu hạn sử dụng phương pháp trường trung bình Hartree-Fock và mô hình suy giảm phonon kết hợp lời giải chính xác bài toán kết cặp phụ thuộc nhiệt độ. Các đại lượng như bán kính hạt nhân, mật độ hạt nhân, năng lượng các mức đơn hạt, số chiếm đóng đơn hạt tại nhiệt độ hữu hạn sẽ được khảo sát. Hơn nữa, mô hình suy giảm phonon được sử dụng để nghiên cứu sự phụ thuộc nhiệt độ của bề rộng cộng hưởng lưỡng cực khổng lồ, qua đó mô tả hàm lực bức xạ (HLBX) của hạt nhân một cách vi mô hoàn toàn. Kết quả cho thấy sự nở ra của kích thước hạt nhân theo nhiệt độ, sự phụ thuộc nhiệt độ của HLBX hạt nhân và sự vi phạm giả thuyết Brink-Axel. Từ khóa: trường trung bình Hartree-Fock, giải chính xác bài toán kết cặp, mô hình suy giảm phonon, hàm lực bức xạ Abstract: In this report, some thermal properties of 48Si and 51V nuclei at finite temperature are studied within the Hartree- Fock mean-field and/or phonon damping model plus exact pairing solution at finite temperature. The nuclear properties such as nuclear radii, density, single-particle energies, occupation numbers at finite temperature are computed. Moreover, the phonon damping model is employed to study the temperature dependence of the giant dipole resonance width, which is used for describe the microscopic radiative strength function (RSF). The results show the expanding size of nucleus with increasing temperature, the temperature dependence of RSF and the violation of Brink-Axel hypothesis. Keywords: Hartree-Fock mean field, exact pairing solution, phonon damping model, radiative strength function I. MỞ ĐẦU Hệ hạt nhân được cấu thành từ các nucleon bao gồm proton và neutron liên kết với nhau thông qua tương tác mạnh thặng dư có nguồn gốc từ các quark bên trong các nucleon [1]. Các nucleon này được tiên đoán là nằm trên các mức năng lượng đơn hạt được đề xuất theo mẫu vỏ (shell model) [1,2]. Theo quan điểm trường trung bình, các nucleon này chuyển động trong hạt nhân dưới ảnh hưởng của một trường tương tác trung bình gây ra bởi chính các nucleon ấy. Từ đây, phương pháp trường trung bình Hartree-Fock (HF) được xây dựng để mô tả hạt nhân tại trạng thái cơ bản thông qua các đại lượng như bán kính hạt nhân, năng lượng đơn hạt, mật độ hạt nhân, v.v [2]. Đối với các hạt nhân magic, các nucleon liên kết với nhau rất chặt chẽ và chỉ chịu ảnh hưởng của trường trung bình hạt nhân. Đối với các hạt nhân khác, đặc biệt là các hạt nhân giàu proton hoặc neutron, các nucleon còn chịu ảnh hưởng của hiệu ứng kết cặp. Cụ thể là, các nucleon trong hạt nhân có xu hướng kết cặp với nhau để cực tiểu hóa năng lượng toàn phần của hệ. Mỗi nucleon trên một mức đơn hạt có thể kết cặp với một nucleon khác chuyển động trên quỹ đạo nghịch đảo thời gian (time-reversal orbit) trên mức đó [2]. Để mô tả tính chất của các hạt nhân có kết cặp, các phương pháp Bardeen-Cooper-Shriffer (BCS), Hartree-Fock-Bogoliubov (HFB) hay lời giải chính xác bài toán kết cặp (Exact pairing (EP) solution) được sử dụng [3]. Đối với các hạt nhân kích thích (có nhiệt độ T > 0 MeV), các trạng thái kích thích của hạt nhân được xây dựng dựa trên các trạng thái cơ bản [2]. Trong quá trình từ trạng thái kích thích trở về trạng thái cơ bản, các hạt nhân kích thích bức xạ photon và thực nghiệm ghi nhận được các đỉnh cộng hưởng với cường độ lớn gọi là cộng hưởng khổng lồ (Giant dipole resonance, GDR). Một trong số các phương pháp được sử dụng phổ biến đề nghiên cứu cộng hưởng khổng lồ hạt nhân là phương pháp gần đúng pha ngẫu nhiên (Random-phase approximation, RPA) [2]. Phương pháp này xây dựng các trạng thái kích thích của hạt nhân dựa trên các trạng thái hạt (particle) và lỗ trống (hole) thông qua các dao động tập thể của các phonon (một cặp hạt-lỗ) nhằm mô tả các cộng hưởng khổng lồ hạt nhân. Khi tính tới nhiệt độ, các bề rộng đỉnh cộng hưởng khổng lồ tăng lên do các phonon cấu thành từ các cặp hạt và lỗ suy giảm [3]. Thông qua mô hình suy giảm phonon (Phonon damping model, PDM), bề rộng một nửa đỉnh cộng hưởng lưỡng cực khổng lồ Γ được mô tả theo nhiệt độ. Đây là một trong những phương pháp có thể mô tả tốt sự thay đổi của Γ theo nhiệt độ, đồng thời cung cấp các thông số đầu vào để tính toán 126 Tiểu ban B: Vật lý hạt nhân, Số liệu hạt nhân, Phân tích hạt nhân và Máy gia tốc Section B: Nuclear physics, Nuclear data, Nuclear analysis and Accelerator đại lượng hàm lực bức xạ (HLBX) hạt nhân. Các đối tượng tính toán bao gồm hai hạt nhân có khối lượng trung bình là hạt nhân cầu 48Si và hạt nhân biến dạng 51V . Lý do lựa chọn hai hạt nhân này là do chúng thuộc các hạt nhân có khối lượng trung bình, thời gian tính toán ngắn hơn các hạt nhân nặng. Hơn nữa hạt nhân 48Si là một hạt nhân lạ (exotic nuclei) với nhiều tính chất đặc biệt như hạt nhân magic kép (Z=14, N=34), hiệu ứng tái kết cặp và cấu trúc bong ...