Relativistic Continuum Random Phase Approximation and Applications II. Applications

The fully consistent relativistic continuum random phase approximation (RCRPA) has been constructed in the momentum representation in the first part of this paper. In this part we describe the numerical details for solving the Bethe-Salpeter equation. The numerical results are checked by the inverse energy weighted sum rules in the isoscalar giant monopole resonance, which are obtained from the constraint relativistic mean field theory and also calculated with the integration of the RCRPA strengths. Good agreement between the misachieved. We study the effects of the self-consistency violation, particularly the currents and Coulomb interaction to various collective multipole excitations. Using the fully consistent RCRPA method, we investigate the properties of isoscalar and isovector collective multipole excitations for some stable and exotic from light to heavy nuclei. The properties of the resonances, such as the centroid energies and strength distributions are compared with the experimental data as well as with results calculated in other models.

CONSISTENT THREE-BODY FORCE WITH BONN B POTENTIAL AND NEUTRON STAR STRUCTURE

Microscopic three-nucleon force consistent with the Bonn B two-nucleon potential is constructed, which includes Delta(1232), Roper, and nucleon-antinucleon excitation contributions. Recent results for the choice of the meson parameters are discussed. The forces are used in Brueckner calculations and the saturation properties of nuclear matter are determined. At the high densities,the nuclear equation of state and the symmetry energy are calculated. The corresponding neutron star mass-radius relations are presented.

用RIMS研究低能He2+与Ar碰撞的多电子过程

用反冲离子动量谱仪研究了低能He2+与Ar碰撞的多电子交换过程。该技术的独特优势是对反冲离子末态动量的完全测量。实验上鉴别了单电子俘获SC，双电子俘获DC和转移电离TI各子过程，并得到了末态量子态布居信息，首次测量了该体系各反应道的角微分截面及直接与碰撞参数相关的信息。实验发现电子主要俘获到入射离子基态或单激发态，反冲离子处于单激发态或多激发态，并有较大几率形成空心离子。研究表明电荷交换过程中存在较强的电子-电子关联作用。角分布随反冲离子电荷态增加而变宽，并向大角度方向移动，表明碰撞参数减小，相互作用加剧。SC和DC与MCBM理论角微分截面符合很好，说明在大碰撞参数时经典近似有一定合理性。不同碰撞参数范围内反冲纵向动量分布表明，SC在碰撞参数7.2a.u.≥b≥3.6a.u.时发生机率最大，随碰撞参数减小，靶离子有不断向更高激发态过渡的趋势

核介质中强子有效质量及相关问题的研究

简述了强子介质效应研究的现状和方法, 系统介绍了相对论平均场理论的各种模型. 基于相对论平均场理论, 对强子在核物质中的质量改变进行了研究。采用量子强子动力学(QHD)，通过考虑同位旋介子 的作用, 研究了核子及其它同位旋重子在核介质中的质量改变和分裂。同时进一步考虑奇异重子之间的相互作用,讨论了超子在介质中的质量改变.对新近发现的尚存在争议的pentaquark 在介质中的质量改变,也进行了讨论。使用相对论平均场理论,对K介子有效质量进行了系统的研究。首先从 非线性手征拉氏量出发, 通过对介质标量密度和矢量密度关系的讨论,修正了K介子有效质量随密度的变化关系。并对比了从单玻色子交换模型出发计算得到的对K介子有效质量。最后,通过考虑中子星内部的化学平衡,研究了同位旋介子以及超子-超子相互作用对中子星内部粒子组成以及状态方程的影响,并讨论了K介子凝聚问题

三体核力对核物质中基态关联效应和中子星物质中1S0态质子超流性的影响

本论文介绍了极端条件下核物质性质研究的现状以及目前常用的几种微观核多体方法，系统描述了核物质中的基态关联效应、温度效应对单核子势的影响和同位旋非对称核物质 态中子、质子超流性，重点考虑了利用介子交换流方法建立的微观三体核力所产生的影响。利用BHF和BCS的理论方法,计算了同位旋非对称核物质中 态中子和质子的对关联能隙，着重讨论了三体核力的影响。结果表明，三体核力对同位旋非对称核物质中 态的中子超流性影响相对较小，但是对 态的质子超流性具有重要影响，其效应随总核子数密度的增大而迅速增强。随着同位旋非对称度 的增加，中子能隙向低密移动，能隙峰值逐渐增大，并且这种效果随着 的增加而逐渐减弱，而质子的情况刚好相反。另外还参与了 稳定中子星物质中超流性的研究。利用质量算子空穴线展开，通过计算不同温度和密度下的核物质中单核子势和核子有效质量，重点研究和讨论了基态关联效应和三体核力贡献对热核物质中单核子势的影响，研究表明：基态关联效应提供了一个排斥效应，温度和三体核力都削弱了基态关联效应

DBHF方法和核物质的性质

基于Dirac-Brueckner-Hartree-Fock（DBHF）方法的输入量是由NN散射和氘核数据确定的自由NN势，没有可调参数，这样可自洽地求解核物质的性质；同时，它给出的核物质的饱和性质（核物质的饱和能量和饱和密度）明显符合经验值。在论文的第一部分中，我们采用DBHF方法来计算研究了核物质性质的一系列物理量在核介质中的变化行为以及不同的T矩阵协变表示对这种行为的影响，譬如核物质中的自能，单粒子能量，核状态方程以及核物质的热力学自洽性等。同时从DBHF方法中给出的两核子的有效相互作用T矩阵出发，我们可以直接得出介质中核子-核子反应的总截面和微分截面，作为输运理论输入量的介质中的截面，对重离子碰撞中的各物理量有重要影响。论文的第二部分是计算研究同位旋非对称核物质的性质。作为通向研究有限核的一个中间过程，非对称核物质的研究对丰中子核物理以及核天体物理具有重要的意义。我们首先将对称的DBHF方法推广到非对称的情况，然后基于非对称的DBHF方法计算研究非对称核物质的性质，特别是不同定义的非相对论有效质量和Dirac有效质量在非对称核物质中的劈裂效应

中能重离子碰撞中的同位旋效应及非对称核物质的状态方程研究

本论文介绍了放射性核束物理研究的现状以及当前常用的几种同位旋相关的重离子微观输运理论，系统描述了非对称核物质的状态方程、中能重离子碰撞中的同位旋效应以及中子星的性质。基于 Hartree-Fock 理论和扩展的 Skyrme 相互作用，在核物质近似下得到了一个非相对论性的密度、温度和同位旋相关的核物质状态方程 (IEOS)。系统研究了核物质状态方程的同位旋效应。讨论了核子的平均场、核物质的不可压缩系数、核子的有效质量以及核物质临界温度的同位旋相关性，并且给出了核物质饱笔点处的饱和密度、不可压缩系数以及单核子结合能的抛物线规律。同时，探讨了对称能的温度和密度相关性，给出了零温度时对称能的解析表达式，并提出了对称能温度相关性的抛物线规律，发现对称能随着温度的升高而减小。另外，基于以上的同位旋相关的核物质状态方程，对 ALADIN's Caloric Curve 给出了一种静态解释。在传统量子分子动力学 (QMD) 模型的基础上，通过在相互作用平均场、两体碰撞、泡利阻塞、初始化以及碎片构造过程中适当地考虑同位旋自由度，得到了一个同位旋相关的 QMD 模型 (IQMD 模型)。利用IQMD模型系统研究了中能重离子碰撞中的同位旋效应。例如，中能重离子碰撞中同位旋自由度的弛豫、重离子碰撞中核子前平衡发射的同位旋效应、重离子碰撞中的集体流（包括直接流、转动流、挤出流和径向流）及其同位旋相关性、原子核多重碎裂的同位旋效应及其消失、重离子碰撞中的化学不稳定性以及中能重离子碰撞中如何选取事件的碰撞参数及其同位旋效应等。同样，在传统的 Boltzmann-Langevin 方程中适当地考虑同位旋自由度，得到了同位旋相关的Boltzmann-Langevin方程 (IBLE)，利用IBLE研究了 ~(19)Na的产生截面。另外，利用IQMD模型探讨了多重碎裂的"neck" 机制以及重离子碰撞中局域势的有限程效应。基于前面给出的非相对论的核物质状态方程，系统研究了中子星的性质，如中子星的化学组份、质量、结合能、半径、密度剖面、转动惯量及表面红移等。结果表明，使用一些常用的 Skyrme 势参数能够给出与天文学观测相一致的结果。

基于重离子输运理论对超重核合成及非对称核物质状态方程的研究

本论文基于重离子输运理论模型对当前人们感兴趣的超重核合成及非对称核物质状态方程做了研究。基于双核系统概念建立了一个描述超重核合成的理论模型。这个模型中通过求解Fokker-Planck方程来描述重离子碰撞过程的能量、角动量以及形变等的弛豫过程，从而合理地包含了重离子熔合过程中的动力学效应。在求解弹靶的质量扩散时采用了数值求解主方程的方法，避免对势能面做任何近似，因此能够充分地体现重离子熔合过程中弹靶的结构效应。本文利用这一模型计算了重离子熔合形成超重元素的最佳激发能、熔合几率、复合核的存活几率以及蒸发剩余核截面等，并给出了合成超重核的最佳弹靶组合。计算了超重核形成的最佳激发能，在符合已有最佳激发能实验数据的基础上预言了基于冷熔合反应合成114，116和118号元素的最佳激发能。计算了重离子熔合反应的熔合几率。结果表明，随着反应系统变得越来越重，重离子的熔合几率呈指数规律下降，准裂变变得越来越严重。这解释了实验上观测到的超重剩余核截面随体系的变重而急剧下降的现象。研究了重离子熔合截面的弹靶相关性。结果表明弹靶的质量非对称度越高越有利于熔合生成复合核，同时重离子熔合截面还强烈地依赖于弹靶结构。重离子的熔合过程是合成超重元素的关键因素之一，另一个影响超重核合成的因素是超重复合核的存活几率。基于统计模型，系统的研究了超重复合核存活几率的质量、能量、角动量等相关性。计算了基于冷熔合反应的蒸发剩余截面，得到的结果与实验基本符合，并预言了基于冷熔合反应生成114，116和115号元素的截面。在研究超重核蒸发剩余截面的弹靶相关性的基础上给出了合成超重核的最佳弹靶组合。计算表明，在挑选弹靶组合时使得合成的超重复合核是奇A核则会得到更高的奇数中子蒸发剩余核截面。计算给出了超重复合核的自旋布居及其对裂变位垒和鞍点态形变的依赖性。发现超重复合核的自旋布居强烈地依赖于复合核的裂变位垒，高的裂变位垒会给出宽的自旋布居；而超重复合核的自旋布居对鞍点态形变不是很敏感。另外研究了多核子转移反应合成超重元素的可能性。结果表明基于多核子转移反应合成大于108号的元素是很困难的。非对称核物质状态方程由于其对天体物理及理解奇异核结构的重要性，因此是人们长期以来一直感兴趣的研究内容，然而直到现在人们对核物质状态方程特别是高密核物质和非对称核物质状态状态方程仍了解甚少。基于Skyrme-Hartree-Fock理论以及同位旋相关的量子分子动力学（IQMD）模型研究了非对称核物质的化学不稳定性，结果表明非对称核物质可以发生化学不稳定性，且化学不稳定性发生的条件依赖于单粒子势能的密度相关形式。同时计算表明化学不稳定性是可以发生在真实的重离子碰撞过程中的，且在入射能量较高时化学不稳定性会消失。另外首次研究了高密核物质的化学不稳定性及其发生的条件。由于实验室很难达到很高密度的核物质，而中子星是由致密的极丰中子物质组成，因此提供了研究高密非对称核物质的自然实验室。基于Skyrme-Hartree-Fock理论研究了两种典型的非对称核物质状态方程（软对称势和硬对称势）对中子星中质子百分比的影响。另外研究了热中子星中质子百分比的温度相关性，发现热中子星中质子百分比随温度的升高而减小。基于IQMD模型研究了同位旋相分化现象的产生机制。通过与MSU的实验数据比较指出核物质应该有软的对称势。研究了重离子碰撞过程中的径向流现象，及其同位旋效应。计算了径向流产生的能量闭，并给出了实验上利用径向流产生的能量闭来提取非对称核物质状态方程的方法。

利用重离子碰撞探测非对称核物质状态方程

相对于非对称核物质状态方程，对称核物质的状态方程己基本确定。然而不同的微观·唯象多体方法对非对称核物质状态方程（尤其是对称能）的预言很不一致。利用动量相关的标量势与矢量势（对称势）及介质修正的核子一核子散射截面，在工Buuo4输运模型框架下我们对重粒子碰撞产生的丰中子核物质的状态方程进行了研究。我们发现在低密情况下对称能E32（p／po)，核物质同位旋依赖部分的等压不可压缩系数为K-55OMeF时能够较好地再现NSCL／MSU实验数据。在高密情况下π~-/π~+谱的横动量与动能分布，π~-谱的动能分布，π-的多重数，中快度前平衡核子发射的中一质比，中快度前平衡核子发射的同位旋非对称度，发射核子的中一质微分流，中一质微分椭圆流以及质子椭圆流是对对称能敏感的几个探针。其中对对称能最理想的探针是π-／π+谱的横动量与动能分布、中快度前平衡核子发射的同位旋非对称度以及发射核子的中一质微分流。利用这些对对称能敏感的观测量，通过与实验数据的对照我们就可以得出关于对称能的高密行为的重要信息。

The massive neutron star or low-mass black hole in 2S 0921-630

We report on the optical spectroscopy of the eclipsing halo low-mass X-ray binary 2S 0921-630, which reveals the absorption-line radial velocity curve of the K0 III secondary star with a semiamplitude K-2=92.89+/-3.84 km s(-1), a systemic velocity gamma=34.9+/-3.3 km s(-1), and an orbital period P-orb of 9.0035+/-0.0029 days (1 sigma). Given the quality of the data, we find no evidence for the effects of X-ray irradiation. Using the previously determined rotational broadening of the mass donor and applying conservative limits on the orbital inclination, we constrain the compact object mass to be 2.0-4.3 M-circle dot (1 sigma), ruling out a canonical neutron star at the 99% level. Since the nature of the compact object is unclear, this mass range implies that the compact object is either a low-mass black hole with a mass slightly higher than the maximum possible neutron star mass (2.9 M-circle dot) or a massive neutron star. If the compact object is a black hole, it confirms the prediction of the existence of low-mass black holes, while if the object is a massive neutron star, its high mass severely constrains the equation of state of nuclear matter.

Variational Wigner-Kirkwood approach to relativistic mean field theory

The recently developed variational Wigner-Kirkwood approach is extended to the relativistic mean field theory for finite nuclei. A numerical application to the calculation of the surface energy coefficient in semi-infinite nuclear matter is presented. The new method is contrasted with the standard density functional theory and the fully quantal approach.

Correlations derived from modern nucleon-nucleon potentials

Various modern nucleon-nucleon (NN) potentials yield a very accurate fit to the nucleon-nucleon scattering phase shifts. The differences between these interactions in describing properties of nuclear matter are investigated. Various contributions to the total energy are evaluated employing the Hellmann-Feynman theorem. Special attention is paid to the two-nucleon correlation functions derived from these interactions. Differences in the predictions of the various interactions can be traced back to the inclusion of nonlocal terms.

Delta(1232) isobar excitations and the ground state of nuclei

The influence of Delta isobar components on the ground-state properties of nuclear systems is investigated for nuclear matter as well as finite nuclei. Many-body wave functions, including isobar configurations and binding energies, are evaluated employing the framework of the coupled-cluster theory. It is demonstrated that the effect of isobar configurations depends in a rather sensitive way on the model used for the baryon-baryon interaction. As examples for realistic baryon-baryon interactions with explicit inclusion of isobar channels we use the local (V28) and nonlocal meson-exchange potentials (Bonn2000) but also a model recently developed by the Salamanca group, which is based on a quark picture. The differences obtained for the nuclear observables are related to the treatment of the interaction, the pi-exchange contributions in particular, at high momentum transfers.

Entropy of a correlated system of nucleons

Realistic nucleon-nucleon interactions induce correlations to the nuclear many-body system, which lead to a fragmentation of the single-particle strength over a wide range of energies and momenta. We address the question of how this fragmentation affects the thermodynamical properties of nuclear matter. In particular, we show that the entropy can be computed with the help of a spectral function, which can be evaluated in terms of the self-energy obtained in the self-consistent Green's function approach. Results for the density and temperature dependences of the entropy per particle for symmetric nuclear matter are presented and compared to the results of lowest order finite-temperature Brueckner-Hartree-Fock calculations. The effects of correlations on the calculated entropy are small, if the appropriate quasiparticle approximation is used. The results demonstrate the thermodynamical consistency of the self-consistent T-matrix approximation for the evaluation of the Green's functions.

NU-PROCESS IN EXOTIC MODELS

The exact physical conditions generating the abundances of r-elements in environments such as supernovae explosions are still under debate. We evaluated the characteristics expected for the neutrino wind in the proposed model of type-II supernova driven by conversion of nuclear matter to strange matter. Neutrinos will change the final abundance of elements after freeze out of r-process nucleosynthesis, specially those close to mass peaks.