基于多组态混合的超越Skyrme-Hartree-Fock平均场模型对Λ超核能谱的研究

Fast developments of Λ hypernuclear experiments promote the investigations of nulcear physics with strangeness obviously, but the theoretical investigations of Λ hypernuclei comparatively lag behind. Nowadays, no theoretical models could describe most of the observed Λ hypernulcei in a unified way. This project uses a multi-configuration mixing method to improve the beyond Skyrme-Hartree-Fock mean-field model, and makes it suitable to investgate most of the observed Λ hypernuclear low-lying energy spectra effectively. Based on the microscopic structures of various hypernuclear configurations, the imporved model is also used to investigate the impurity effect of the Λ hyperon. At the same time, using the observed low-lying energy spectra of Λ hypernuclei, we also plan to tune a new set of parameters for the hyperon-nucleon interaction, especially for the spin-orbit interaction and spin-spin interaction. Finally, we plan to use the imporved beyond Skyrme-Hartree-Fock mean-field model and the tuned hyperon-nucleon interaction to predict the energy spectra of some focused Λ hypernuclei in experiments.

Λ超核实验的快速发展显著地促进了奇异性核物理的研究，而Λ超核的理论研究则相对滞后。目前还没有一个理论模型可以对不同质量区的大部分Λ超核进行统一的描述。针对这个问题本项目使用多组态混合的方法对超越Skyrme-Hartree-Fock平均场模型进行改进，使其可以对实验上观测到的大多数Λ超核的低激发谱进行有效的研究，并利用改进后的模型从Λ超核中各种组态对应的微观结构入手研究Λ超子的参杂效应。同时，本项目还计划基于实验上观测到的Λ超核低激发谱对Skyrme-型超子-核子相互做用的参数进行重新拟合，特别是要得到自旋-轨道耦合项的强度和自旋-自旋相互作用项的强度。最后本项目拟利用改进的超越Skyrme-Hartree-Fock平均场模型和新的Skyrme-型超子-核子势对实验上热门的Λ超核能谱进行研究和预测。

Lambda超核能谱是超核结构研究的重要对象，但是目前传统的超核结构模型具有一定的缺陷，例如：壳模型由于其计算量巨大，因此只能计算p壳范围内的超核；而集团模型则需要预设超核的构型才能进行计算。我们发现Skyrme-Hartree-Fock (SHF) 模型以及超越SHF平均场算法对研究包括Lambda超核在内的量子多体系统具有一定的优势：首先，这种模型的计算量不大，可以处理核素图上的几乎所有核素；其次，这种模型把原子核看作一个全同费米子系统，无需预设组态。. 本项目的主要研究内容包括三个方面：第一，改进SHF模型和超越SHF模型，使其能够适用于Lambda超核系统，最终形成一套相关的计算程序；第二，使用这种模型对（超）核素图上的一些超核进行研究，探明其能谱特性、内部结构、跃迁机制等；第三，对目前比较热门的SLL4参数进行测试，判断其是否是一种有效的核子-超子相互作用势。. 对于如何把SHF模型扩展成为适用于超核的超越平均场模型，我们采用了如下步骤：第一，把Lambda超子以一种独立的费米子加入原子核之中，核子-超子相互作用力是Skyrme-型函数；第二，使用角动量投影的方法把内禀态投影到确定的角动量上面，同时使用粒子数修正的办法维持粒子数的近似守恒；第三，使用生成坐标法对各种可能的组态进行混合，最终得到本征态、本征能量以及跃迁几率。. 使用扩展的模型我们进行了三个相关的工作：. 第一，研究了Lambda超子对24Mg和28Si的影响。通过计算我们得到了相关超核的能谱和跃迁几率，通过分析相关数据可知Lambda超子的加入s轨道使得24Mg和28Si的形变有一定成都的缩小，这反映在基带B(E2)数值的缩小(大约5%-9%)。. 第二，研究了Lambda超子加入36Ar之后所形成的能谱以及对超形变态的影响。通过计算我们发现Lambda+36Ar系统有一个明显的超形变带，对应的形状在β=0.7左右。同时还发现，Lambda处在sd壳轨道上也可以产生一些束缚能级，例如：[220]1/2、[202]3/2、[202]5/2等。. 最后，使用SLL4参数对超核核素图上的主要核素进行了能谱、结合能和形状的计算，包括一些奇核子超核，我们发现SLL4参数给出了可靠的核子-超子作用力。