基于协变密度泛函理论微观研究原子核量子相变

原子核量子相变描述原子核结构随非热控制参量变化时的突变行为，它与临界点动力学对称性、介观系统相变的有限粒子数效应以及原子核壳结构演化等密切相关，是核物理近年来的研究热点课题之一。原子核低激发态性质对于揭示原子核量子相变规律至关重要。基于协变密度泛函的集体哈密顿量理论可系统研究原子核低激发谱，特别是过渡区核的谱学性质，为原子核量子相变的微观研究提供了有力的理论工具。本项目拟应用并进一步发展基于协变密度泛函的集体哈密顿量理论，开展以下研究工作：1) 系统研究整个核区可能存在的相变行为及不同类型的相变特征，讨论相变的一般性质及临界点动力学对称性等；2) 进一步完善该理论，在集体哈密顿量参量中自洽地包含Thouless-Valatin 动力学重排项的贡献，从而更好地描述原子核低激发谱。基于该推广理论，着重探讨原子核量子相变的微观机制及介观系统中相变的有限粒子数效应等前沿问题。

原子核量子相变涉及新的动力学对称性、原子核壳结构演化及介观系统相变的有限粒子数效应等重要科学问题，是核物理近年来的研究热点课题之一。原子核低激发谱对于深入认识原子核量子相变以及揭示其微观机制至关重要。我们基于协变密度泛函理论，通过构建微观集体哈密顿量模型实现了对原子核低激发谱的统一、微观描述。应用该模型系统研究了原子核低激发谱与量子相变，取得的研究成果主要包括：（1）首次微观研究了Th同位素链中同步的四极-八极量子相变现象；（2）提出了缺中子Sn同位素链集体性增强的微观机制；（3）首次将RPA矩阵展开的思想引入转动惯量的计算，自洽考虑了奇时间平均场的贡献，改善了基于协变密度泛函的集体哈密顿量模型；（4）系统研究了N=28，60附近原子核的形状演化及形状共存现象，再现了低激发谱并给出了微观机制；（5）详细比较了基于协变密度泛函的角动量+粒子数投影的生成坐标方法与集体哈密顿量模型，证实了高斯近似的有效性。