Введение к работе
Актуальность проблеми. Плотности заряда (статические и переходные) входят в число фундаментальних характеристик ядра, поэтому их исследование является актуальной задачей ядерной физики. Рассеяние электронов на ядрах - уникальное средство для изучения статической и переходных плотностей заряда. В последние годи, благодаря введеним в строй прецизионных электронных ускорителей второго поколения, появилась возможность проводить измерения дифференциальных сечений рассеяния электронов в широком диапазоне углов и энергий я мультипольних формфакторов отдельных уровней ядра в диапазоне передагагых импульсов а до 3 t 4 <рм* . При этом оказалось возможным исследование не только коллективных, но и неяоллек-тивгасс и одночастичных состояний ядра. Эта информация может бить использована как тест для различных подходов в теории ядра и для совершенствования ядерних моделей.
Самосогласованные методы - метод Хартри-йока с эффективными взаимодействиями Скирма и Тондье, приближенно случайных фаз (ПС5) и кваэичастичшй лагранжев метод (ІСЛМ), 'который является самосогласованной версией теории конечных форми-систем (ТМС),имевт ограниченную точность при описании ядер Ы/> и Zsid - оболочек, а обо-лочечшо расчеты типа Брауна-Вильденталя яеляятся феноменологическими и содержат большое число параметров. Поэтому для исследования этих ядер необходимо развить другой количественный метод ка основе которого можно было бы достаточно просто и возможно точнее рассчитать различные характеристики ядер - формфактори, статические и переходило плотности заряда, вероятности переходов, переходные радиусы и другие величины. Изучение плотностей заряда - один из способов исследования радиальной зависимости ядерных волновых функций. Радиальная часть переходной плотности (ПП) содержит полную информацию о динамике ядра.
Дія ядор с і іZ0 можно.развить аналитический метод, так как имеется возможность применять борновское приближение и использовать для анализа волновые функции гармонического осциллятора, которые близки к хартри-фоковским, если ввести дробные числа заполнения оболочвчкых состояний вблизи поверхности Ферми.
Макроскопические модели, как известно, не предсказывает структуру ПП, поэтому необходима их модификация для учета объемной компонента ПП, имеющей квантовое происхождение.
Существует проблема описания ПП и и ыякромоделю:, которые не объясняют наблюдаемого в экспериментах по электронному рассеянию подавления вклада одночастичных состояний в плотности заряда. Так как в Отих моделях не учитывалось частичное заполнение протонами оболочечних орбит, то описание плотностей заряда и формфакторов путём введения чисел заполнения состояний, отличных от 0 или і вблизи поверхности Ферми, представляется актуальным. Плотности заряда и формфактори электронного рассеяния весьма чувствительны к числам заполнения оболочечних состояний, которые могут быть определены из сравнения теории с опитом.
В последние годы широко обсуждается гипотеза о частичном заполнении протонных 3 s- орбит ядер в области свинца. Систематические исследования зиполнения Правила сумм (ПС), как известно, дают микроскопическое обоснование макромоделей Еора-Тасси и Штейнаеделя-йенсена, если ПС исчерпывается одним состоянием. Представляет интерес получить из ПС ПП и матричные элементы переходов высшего порядка для состояний с большими обертонами колебаний в общем случае, когда в ПС учитываются вклады от любого числа состояний, а также проверить предсказания этих новых ПП путём их сравнения с медзлыю-незави-симыми. Так как рассчитанные для состояний с Т-і ПГІ зависят от параметров нуклон-нуклонного взаимодействия, то их сопоставление с электронными данными позволяет получить информацию об остаточном взаимодействии нуклонов в ядрах. Целью работы является теоретическое исследование плотностей заряда и мультипольних формфакторов коллективных состояний многих ядор is -1р- и 2s - id - оболочзк. В отличие от самосогласованных подходов в рамках предлагаемой модели можно рассчитать различнее характеристики ядер (формфактори, плотности заряда, вероятности переходов и т.д.) в аналитическом виде, если ввести предположение о частичной" заполненности оболочечных состояний вблизи поверхности Ферми; В работе проведено систематическое исследование заполнения протонных Is - орбит ядер Sf>- и $ Интерес к указанным ядрам обусловлен наличием прецизионных данных, полученных из экспериментов по рассе.чнига электронов. Эти данные использованы для проверяй предсказаний различных ядерних моделей и динамических правил сумм. Изучено такке влияние добавляемых к ядру нейтронов на статическиеи переходіше плотности за-ряда ядер-изотопов Получены аналитические выражения для расчётов Н13, формфакто-ров, переходных плотностей, вероятностей переходов, переходных радиусов и других величин. Показано, что при добавлении к ядру нейтронов изменяются не только осцилляторнке параметри ядер, но и числа протонов на оболочке 2. s . Указанные числа почти плавно возрастают от 0 до 2 при увеличении атомного веса ядра. Модель Хелма, согласно которой перекрытие волновых функций происходит вблизи поверхности ядра (для мульткпольности перехода А 70 ), впервые распространена на описание монопольных переходов ядер, а гидродинамическая модель Тасси модифицирована путём добавления в ПП-членя, зависящего от плотности. Новая ПП смещена к меньший X по сравнению с ПП простой модели Тасси и приводит к хорошему списания мультипольних формфакторов ядер %<к- оболочки при больших О . Расчёты схартри-фоковскими золковыми функциями и модифицированными волновыми функциями ГО приводят практически к одинаковым результатам,.что свидетельствует об их близости друг к другу. Переходіше плотности, рассчитанные на основе модифицированной 'моделі; Штзикведеля-Яексєка, характеризуются объемной и поверхностной компонентами плотности и близки к предсказаниям газово-кспельной модели Струтинского. Полученные Ш могут бить использованы для систематических исследований гигантских резонансов раз- 4 личной мультипольноотн с изотопспинами Т-Оп 1 и, в частности, иэоскамгрпых дипольних peooiiancoD ядер. Анализ формфактсров и Ш1 коллективных состояний ядер в мик-ромодолях (модифицированной оболочсчной модели и в П.&5 с мульти-поль-мультиполышми силами), проведанный с учётом отличий чисел заполнения оболочечішх состояний от 0 или 1, показывает, что объемную и поверхностную компоненту переходной плотности формируют соответственно состояния близкие и далёкие от повзрхности Ферми. Показано, что переходные плотности ядер 1s - 1р - оболочки имеют резкие поверхностные максимумы гидродинамической природы, тогда как ПП ядор 2$- Id - оболочки характеризуются не только поверхностной, но и заметной объемной компонентой, связанной с вкладом протонов оболочки 2 s и имеющей квантовое происхождение. С помощью правил сумм впервые получены рекуррентные формулы для определения ПП и матричных элементов переходов высоковозбуж-донных коллективных состояний ядер с различными обертонами колебаний и проведены многочисленные расчёты ПИ различных состояний WeP 12~ С '0 і i' 5 и 'иг. На основе правил сумм исследованы формфактори и П11 гигантских изоскалярних дипольних реэонансов ядер 1в0 и ' d с учётом движения центра масс. Анализ ПН состояний с T=f дает возможность получить информацию о параметрах нуклон-нуклонного взаимодействия. Различные мшеро- и микро моделей и динамические правила сумм модифицированы и могут бить использованы для предсказаний характеристик ядер с /4 < SO. Результаты, полученные в работе, могут быть использованы кале при планировании новых экспериментов по олектрон-ядерному рассеянию, так и для развития и усовершенствования ядерних моделей и. применены в исследованиях, проводимых в различных научно-исследовательских центрах Советского Союза - УШЛ, ИОД АН УССР, Jfltflfl им. Б.П.Константииова, ОИЯИ, ИАЭ им.И .В .Курчатова, ИШ АН СССР, ШИЯФ МГУ, ВПУ. Основные положения диссертации, выносимые на защиту: I.Результаты теоретических исследований статических и переходных плотностей заряда и формфакторов коллективных состояний ядер /s - 1р и its - id - оболочек на основе полумикросісопической модели с учётом отличий чисел заполнения оболочочных состояний от О или j . Числа заполнения состояний Hit ядер Ь 1р и Zffd -оболочек, полученные из МН РЛЗ, Вывод о том, что изменения ГОЗ ядер-изотопов связаны не только с изменениями осцилляторпых параметров 5 2.Результаты расч'ітов РЛЗ ядер-изотопов '' Q ," ' ? , ' (л по методу Хартри-Фока с различными эффективными силами Скпрма и Тондье и РЛЗ ядра 'гр* в квазичастичном лагронкевом методе (КЖ) с учётом спаривания нуклонов к эффектов запаздывания. Вывод об уменьшении величин Я-14при добавлении к ядру нейтронов. Метод Хартри-Фока с силами Скирла и Тондье не позволяет описать Н13 различных ядер с помощью единых констат и необходимость в связи с этим совершенствования эффективного взаимодействия. З.Комплекс программ для расчётов дифференциальных ефективних сочений упругого рассеяния элоктронов на ядрах $с& -оболочки в борцовском приближении с искажёнными волнами; переходных плотностей.и формфактороо иэоскаляркых и изовекторных возбуждений ядер на основе модифицированной модели Штейнведеля-Йенсена; переходных плотностой заряда и матричных элементов перехода ядер \sij>- и 2 s Id - оболочеіс с помощью динамических правил сумм. 4.Модификация модели Тасси путём добавления в ПП члена, зависящего от плотности и результаты исследований ПП, мультипольних формфакторов и моментов ПП коллективных состояний ядер Islet -оболочки с оболочочиьми и хартри-фоковекими HI3; установление близости ХЯ волновых функций и модифицированных радиальных функций ГО. Знвод о том, что учёт объемной компоненты приводит к хороше-. му описании мультиполыых формфакторов < -\z Z,3, f ) низколе-жацих состояний ядер %cL- оболочки при больших Я . 5.Результаты анализа формфакторов и ПП ядер Uty- и Zsfqf-- оболочек на основе модели ГО и ПСФ с мультиполь-мультипольными силами-о формализме обобщенной координаты и обобщенного импульса; вывод о необходимости учёта влияния частичкой заполненности протонных орбит на ПП и формфактори электронного рассеяния к установление зависимости амплитуды объемной компоненты ПП от чисел заполнения состояний вблиои к поверхности Зоріли; обнаружение отли-чкй радиальной зависимости ПП ядер /*//>- и 2f{d - оболочки, связанных с отличием величин Р-ц этих групп ядер. &.Параметры И13 я ПП - среднеквадратичные радиусы, приведенные вероятности переходов, матричные элементы переходов высшего порядка, переходные радиусы Rx , полученные из анализа эксперимен-тальнше данных ядер % , "'^.-"Д "ty, Z>U> ЮГ$« !*%t и представленные в виде 12 таблиц; закономерности в зависимости R^ от атомного веса, а такке обнаружение корреляции между приведенной вероятностью перехода и параметром диффуаности ядра для монопольных переходов. 7;Рекуррентные соотношения для определения ПП и матричных элементов перехода высоковозбужденных коллективных состояний ядер, полученные на основе динамических ПС впервые. Результаты расчётов ПП ядер-изотопов ",,8Q ,гг> J> , w Со, на основе ПС, вывод об изменении радиальной формы ПП от поверхностной до объемной при увеличении энергии возбуждения ядра, а также возможность определения параметров эффективного взаимодействия нуклонов из МП ПП состояний с ТИ. Результаты исследований формфакторов и ПП изоскаляр:шх дипольних резонансов ядер, запрещенных по иэо-спину. Апробация диссертации. Результаты работы докладывались на ежегодных конференциях профессоров, преподавателей и научных работников ТашПИ, семинаре кафедры теоретической физики физического факультета МГУ (г.Москва,І987г.), на У,У1,УП Всесоюзных семинарах "Электромагнитные взаимодействия адронов в резонансной области энергий" (г.Харьков>І985,І987,І989г.р.),39 Совещании по ядерной, спектроскопии и структуре атомного ядра (г.Ташкент,1989г.), на семинарах отдела теоретической физики ИЯФ АН УзССР(г.Ташкент, 1987г.),кафедры ядерной спектроскопии физического факультета ЛГУ (1988г.),лаборатории теоретической физики ОИЯИ (1988г.),циклотронной лаборатории ЛФТИ юл.А.Ф.Иоффе (г.Ленинград, 1988г.), на 7 международном семинаре "&ектромагнитные взаимодействия ядер при малых и средних энергиях" (стендовый доклад,г.Москва.1988г.). Публикации.По результатам диссертации опубликовано 34 раооты.Часть результатов опубликована в монографии [5] , обзорной статье [29] и в тезисах докладов десяти совещаний по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра в 1973-1989гг. Объем работы, диссертация состоит из введения, пяти глав основного содержания, заключения, четырех приложений и содержит 295 страниц машинописного текста, в том числе 65 рисунков,20 таблиц и списка литературы и$ 251 наименований.
ядер, но и чисел заполнения состояний, обусловленные взаимодейст
вием дополнительных нейтронов с протонами ядра. ,, ^,Похожие диссертации на Статистические и переходные плотности заряда и мультипольные формфакторы коллективных состояний четно-четных ядер 1s-1p и 1d-2s-оболочек
