ИСТИНА

Общим направлением исследований в рамках проекта является развитие ab initio подходов к описанию структуры легких ядер и реакций с их участием. Конкретными задачами, которые решались в ходе выполнения проекта, являются: исследование свойств симметричной ядерной материи в методе Бракнера–Хартри–Фока с потенциалом JISP16; развитие метода описания ширин резонансных состояний в ядрах на основе расчетов ab initio спектров легких ядер в модели оболочек без инертного кора (МОБИК), и исследование на этой основе резонансов в рассеянии нейтрона на альфа-частице; исследование состояний положительной и отрицательной четности с ширинами не более 200 кэВ в ядрах с массовым числом вплоть до A=16 в методе расчета в МОБИК с экстраполяцией результатов на случай бесконечного базиса (NCFC – no core full configuration) с потенциалом JISP16; детальный анализ и сопоставление рассчитанных наблюдаемых в ядрах с экспериментом и результатами предсказаний ab initio других авторов; построение новой уточненной версии потенциала JISP16.

Предложен метод оценки ширин и положений резонансных состояний рассеяния нейтронов на ядрах с массовым числом A на основе исследования зависимости полученных в расчетах ab initio в МОБИК в разных модельных пространствах энергий возбужденных состояний ядра массы от значения параметра осцилляторного базиса МОБИК . Метод основан на точной формуле J-матричного формализма квантовой теории рассеяния, позволяющей рассчитать сдвиг фазы рассеяния при энергии, совпадающей с собственным значением гамильтониана и формуле Брейта–Вигнера приближения изолированного резонанса. На примере модельной задачи исследованы границы применимости метода. Показано, что наиболее точно удается оценить характеристики резонанса в случае, когда близки к резонансной области. Соотношения метода справедливы для любых подходов, основанных на использовании осцилляторного базиса, в частности для МОБИК. С помощью предложенного метода на основе зависимостей , рассчитанных для ядра 5He в МОБИК со взаимодействием JISP16 в модельных пространствах вплоть до , оценены ширины резонансов и -рассеяния. Полученные ширины заметно меньше экспериментальных. На данный момент неясно, обусловлено ли это определенными недостатками взаимодействия JISP16. Отметим, что метод ориентирован на узкие резонансы, а исследуемые резонансы достаточно широки. Кроме всего прочего желательно обобщить метод экстраполяции результатов МОБИК в область больших модельных пространств на случай резонансных состояний, аналогично тому, как это делается в подходе NCFC для связанных состояний. Проведены расчеты свойств симметричной ядерной материи с потенциалом JISP16 в методе Бракнера–Хартри–Фока с учетом поправок до 4-ого порядка включительно и суммированием лестничных диаграмм. Показано, что NN-взаимодействие JISP16 обеспечивает насыщение ядерной материи. В то же время, уравнение состояния симметричной ядерной материи имеет минимум точке, которой соответствуют равновесные значения плотности ядерной материи и ее энергии связи, несколько превышающие эмпирические. Это неудивительно, так как при построении NN-взаимодействия JISP16 оно с помощью фазово-эквивалентных преобразований подгонялось для описания свойств легких ядер, в то время как эмпирические свойства ядерной материи в первую очередь обобщают наши знания о энергии связи тяжелых ядер. Нами получено, что довольно значительную роль в формировании равновесных свойств ядерной материи играют компоненты NN-взаимодействия в высших парциальных волнах с достаточно большими значениями полного углового момента J. В связи с этим для описания ядерной материи пришлось даже расширить NN-взаимодействие JISP16 для описания парциальных волн NN-рассеяния вплоть до J=8 (стандартная версия JISP16 определена в парциальных волнах с J ≤ 4). Отметим, что свойства легких ядер нечувствительны к NN-взаимодействию в парциальных волнах с J ≤ 4. Таким образом, открывается возможность, варьируя фазово-эквивалентными преобразованиями взаимодействие JISP16 в высших парциальных волнах, подогнать его для описания свойств симметричной ядерной материи, не нарушая качественного описания свойств легких ядер на основе этого взаимодействия в подходах ab initio. Такое уточненное NN-взаимодействие будет, как можно ожидать, и более пригодно для описания свойств более тяжелых ядер. В том же подходе нами было рассчитано также уравнение состояния нейтронной материи. Полученные результаты при сравнительно небольших плотностях находятся в согласии с результатами других авторов, полученными с аргоннским NN-потенциалом AV18 и урбанскими трехнуклонными силами. В ходе реализации проекта нами представлен новый тип фазово-эквивалентного преобразования – преобразование DET-PET, сохраняющее волновую функцию дейтрона. Предложенный формализм преобразования DET-PET может быть легко обобщен на случай сохранения волновой функции рассеяния при данной энергии вместо волновой функции связанного состояния, а также на случай нескольких связанных состояний или состояний рассеяния при нескольких разных энергиях. Исследованы разные варианты преобразования NN-потенциала JISP16, обусловленные смешиванием осцилляторных компонент в различных комбинациях, в частности – преобразования DET-PET, модифицирующие центральную часть NN-взаимодействия, и преобразования DET-PET, модифицирующие тензорную часть NN-взаимодействия. Преобразования DET-PET изменяют свойства NN-взаимодействия вне массовой поверхности, сохраняя его свойства на массовой поверхности. Таким образом, с их помощью можно получить различное описание как волновых функций np-рассеяния, так и энергий связи многочастичных систем. Было показано, что корреляции энергий связи ядер 3H и 4He, рассчитанные с преобразованиями DET-PET, модифицирующими тензорную компоненту NN-сил, на графике представлены линией с наклоном, отличающимся от наклона линии Тьона, построенной для современных NN- и NNN-взаимодействий. С другой стороны, преобразование DET-PET, модифицирующее центральную часть NN-взаимодействия, ослабляет корреляцию энергий связи ядер 3H и 4He, так что полученные результаты оказываются более размыты по плоскости Et – Eα. Таким образом, преобразование DET-PET может оказаться полезным инструментом в исследовании нуклон-нуклонных сил и свойств многочастичных систем. В частности, несомненный интерес представляет исследование проявлений преобразования DET-PET в энергиях связи и других наблюдаемых в более тяжелых ядрах. Мы также считаем, что это преобразование может оказаться полезным в дальнейшей разработке потенциалов типа JISP. В соответствии с планом работ в методе NCFC с NN-потенциалом JISP16 проведено систематическое широкомасштабное исследование узких состояний (<300 кэВ) легких ядер. Рассчитаны энергии связи 26 изотопов ядер s- и p-оболочек, и энергии более 70 возбужденных состояний естественной и более 40 состояний неестественной четности этих ядер. Расчеты проводились в максимально возможных в настоящее время модельных пространствах: от 8ℏΩ для ядер конца p-оболочки до 18ℏΩ для ядра 4He, результаты сравнивались с экспериментальными данными и расчетами других авторов с NN-потенциалом AV18 с использованием трехчастичных сил IL7. Получено хорошее описание экспериментальных данных, например, для ядра 10B получено правильное описание спина основного состояния, что считалось невозможным без привлечения трехнуклонных сил. В целом взаимодействие JISP16 позволяет с высокой для ядерной физики точностью описывать энергии основных состояний ядер s- и p-оболочки. Рассчитанные в NCFC значения энергий связи ядер s- и начала p-оболочки практически совпадают или лежат немного ниже экспериментальных, то есть эти ядра немного недосвязаны, тогда как, начиная с ядра 12C, теоретические расчеты с NN-потенциалом JISP16 дают завышенное значение энергий связи. В частности, самое большое несоответствие наблюдается в ядре 16O, которое в теоретических расчетах оказалось пересвязанным примерно на 20 МэВ. Для улучшения описания энергий связи ядер середины и конца p-оболочки необходимо модифицировать потенциал JISP16, сохранив хорошее описание данных NN-рассеяния и ядер s- и начала p-оболочки. Новая версия взаимодействия – потенциал JISP162010 – дает значительно более точное описание ядер p-оболочки, сохраняя при этом высокую точность потенциала JISP16 в описании ядер s-оболочки. Однако данную версию NN-взаимодействия следует воспринимать как несколько предварительную: спектры легких ядер описываются на основе взаимодействия JISP162010 несколько хуже, чем на основе взаимодействия JISP16, необходимо также провести детальные расчеты с JISP162010 других наблюдаемых, в первую очередь – вероятностей электромагнитных переходов.