Concepts de base
本研究利用相對論平均場模型和質子-中子準粒子隨機相位近似模型,計算了砷同位素的核結構和 β 衰變特性,發現計算結果與實驗數據吻合良好,並進一步預測了恆星環境中的 β 衰變速率,為模擬大質量恆星演化後期的提供了重要參考。
文獻資訊
Jameel-Un Nabi, Abdul Kabir, Wajeeha Khalid, Syeda Anmol Rida, & Izzah Anwaar. (2024). Investigation of Nuclear Structure and β-decay Properties of As Isotopes. Chinese Journal of Physics. arXiv:2410.07578v1 [nucl-th]
研究目標
本研究旨在探討砷同位素 (67−80As) 的核結構和 β 衰變特性,並計算其在恆星環境中的 β 衰變速率。
研究方法
本研究採用相對論平均場 (RMF) 模型,利用密度依賴性 (DD-ME2) 交互作用,計算了砷同位素的基態核變形參數 (β2)。接著,利用質子-中子準粒子隨機相位近似 (pn-QRPA) 模型,研究了砷同位素的 β 衰變特性,包括:
Gamow-Teller (GT) 強度分佈
log ft 值
β 衰變半衰期
恆星 β± 衰變速率
恆星電子/正電子俘獲速率
主要發現
RMF 模型計算得到的 β2 值與實驗數據吻合良好。
pn-QRPA 模型預測的 β 衰變半衰期與實驗值相差不超過 10 倍。
計算得到的 log ft 值與實驗數據吻合良好。
恆星 β 衰變速率與殼層模型的結果進行了比較,發現 pn-QRPA 模型計算得到的速率在高溫高密度下比殼層模型的結果高出 33 倍以上。
主要結論
本研究表明,RMF 模型和 pn-QRPA 模型可以有效地描述砷同位素的核結構和 β 衰變特性。計算得到的恆星 β 衰變速率可以為模擬大質量恆星演化後期提供重要參考。
研究意義
本研究對於理解原子核的基本性質,以及恆星演化過程中的核合成具有重要意義。
研究限制與未來方向
本研究僅考慮了 1p-1h 相關性,未來可以考慮 2p-2h 相關性,以提高計算精度。
未來可以將本研究方法應用於其他原子核的 β 衰變特性的研究。
Stats
對於所有研究的案例,計算出的半衰期都在測量值的 10 倍以內。
(β++EC) 速率在高溫高密度下變得有意義,此時 pn-QRPA 速率遠大於 (高達 33 倍或更多) IPM-03 速率。
(β−+PC) 速率僅在高溫和低密度值下具有有限貢獻(對恆星演化很重要)。