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对称自适应壳模型：解开核后弯之谜的新视角

科学探索万象经验2024-07-26

核物理中的后弯现象是指核在高角动量下，其转动惯量突然增加的现象。几十年来，这一反常行为一直是研究的热点。虽然已经提出了各种理论模型来解释这种异常行为，但其微观机制仍然难以捉摸。对称自适应壳模型（SA-SM）框架，由于其能够自然地描述核变形，为阐明后弯现象的复杂性提供了一个有前途的途径。

后弯现象之谜

在深入探讨SA-SM框架之前，首先需要了解后弯的经典解释。根据科里奥利力，旋转原子核中的核子会经历一个垂直于其角动量的力。随着旋转频率的增加，核子对可以耦合并将其角动量与旋转轴对齐。这种角动量的突然增加而旋转能量却没有成比例的增加，导致了观测到的后弯现象。

然而，这种解释过于简化了。实验数据通常表现出更复杂的行为，例如多次后弯和转动惯量的奇异性。这些偏差突出表明需要一种更复杂的理论方法。

对称性自适应壳模型

SA-SM框架是研究核结构的强大工具，特别是在变形区域。通过利用核哈密顿量中固有的对称性，它允许系统地构建具有明确量子数的多体波函数，提供了对核变形自然的描述。这对于理解后弯现象至关重要，因为它通常与形状变化有关。

SA-SM 的一个主要优点是其能够有效地处理大型模型空间。这允许包含大量的构型，捕捉不同自由度之间的复杂相互作用。此外，对称性自适应基方便了对四极矩和变形参数等可观测量的计算，为理解核形状演化提供了宝贵的见解。

对后弯现象的新见解

最近发表在《物理评论C》的论文采用 SA-SM 对后弯现象进行了研究。对经典后弯核Ne-20的研究表明，虽然能谱显示出明显的后弯，但在该区域周围，固有变形和自旋保持相对恒定。这表明，核子对的形状或排列的突然变化的传统说法可能并不完整。相反，Ne-20中的后弯可以归因于核结构中更微妙的变化，例如单粒子轨道占用的改变。

在较重的原子核中，如Cr-48，SA-SM揭示了不同形状之间复杂的相互作用。虽然原子核作为一个整体可能看起来是球形的，但其底层波函数是由长形和扁形的变形构型混合组成的。这一发现挑战了传统观点，即后弯是球形和变形形状之间的过渡。相反，它表明这种现象可能与核波函数中不同形状分量的相对权重的变化有关。