開放量子系にある軽い不安定核の構造・反応統一研究とハイパー核への展望

M. Ito and N. Itagaki

RIKEN-Nishina-Center, RI Physics Laboratory, RIKEN

Department of Physics, Univ. of Tokyo

Molecular structures will appear close to the respective cluster threshold.

αParticle Stable⇒

B.E. ～ 28 MeV

Systematic Appearanceof cluster structures

3H+p ～ 20 MeV

Cluster structures in 4N nuclei IKEDA Diagram

Ikeda’s Threshold rules

Nuclear clustering in N-rich nuclei

Molecular Orbital model : N. Itagaki et al., PRC61,62 (2000)

8Be = 2 、 12C = 3 、16O = + 12C 、 20Ne = + 16O

1. clustering in stable nuclear systems

2. Clustering in N-rich systems : Clusters + XN

Example : Be isotopes = 2 +XN

Studies on Exotic Open Quantum Systems in (Ex,T,S,A) Space

( S,T,A ) : Three Dimensions

Ex.

ene

rgy

StructuralChangeLow-lying

Mol. Orbital : ― 、＋‥

Open Quantum Systems

Structure : 12Bescattering : +8He

Slow Exotic beam

Today’s report

Decays intoContinuum

Is Threshold Rule valid ??

Y

N

Cluster Physics in N-rich systems

Cluster + Valence neutrons

Various configurations will be generated.

Coupling between clusters and neutrons

Molecular Orbital Atomic orbitals

Melting or developing of α clusterxHe Clusters

Molecule-Atom

Covalent SD

In Be isotopes…

Molecular or Atomic configuration ?

Low-lying states Coexists in continuum states

10Be : E(5He+5He) － E(+6He) = 2.75 MeV12Be : E(6He+6He) － E(+8He) = 1.16 MeV

第一原理計算の最近の進展 の例 : GFMC 計算

裸の核力から 8Be=+ 、、を記述励起状態の計算も成功した ??

R.B.Wiringa et al., PRC62 (00) S.C.Pieper et al., PRC70 (04)

LS 結合、置換対称性の異なる励起状態のみ記述可能

波動関数の空間部分で直交する励起状態の記述は困難である !!

12C

G.S. 02+

例えば 12C の励起 0+ は記述は困難

(No Core Shell Model も同様 )

1/2+ (sd)

-

+

-

+ 3/2+ (sd)

1/2- (0p)

3/2- (0p)

1/2+ (sd)

1/2- (pf)

＋

―

―

＋

Framework ( I ) : Single particle motion in two centers

( s.p.) =(L) ± (R) : LCAO L(0p) ± R(0p)

Y(1,0)

Y(1,±1)

(0p)

S

Z

Config. MixingDistance : S

Generalized Two-center Cluster Model : PLB588 (04)

+ + ...

C1 C2 C3

0Pi (i=x,y,z) Coupled channel of Atomic Orbital

Mol. Orb 6He

10Be=++N+N

S, Ci : Variational PRM

S

5He 5HeCombne

Framework ( II ) : Transformation to Atomic orbitals

(+)2 = ( pz(L) － pz(R) )2= pz(L) ・ pz(L) + pz(R) ・ pz(R) ― 2pz(L) ・ pz(R)

6He + + 6He 5He + 5He

PJ

Intrinsic structures at Local minima

(0p3/2)4(sd) 2

(-)2 (+)2

(0p)6

(-)4

J= 0+

Adiabatic Energy surfaces

+ 8He

6He + 6He

2 MeVAtomic-MolecularHybrid configuration

6He 6He

Covalent SD

S ～ 5fm

Open quantum system : Coupling to open channels in continuum

b)(

,)(

Open channels Compound states (Closed)

0)( EH

)(,,

)()(,

LLR

uSu

B.S. solutions with Atomic Orbitals Basis

Scattering B.C.

Rearrangement channels :+ 8Heg.s. 、 6Heg.s. + 6Heg.s. 、 5Heg.s. + 7Heg.s.

Closed states method : Prof. Kamimura, Prog. Part. Nucl. Phys. 51 (2003)

+ 8He ⇒ 6He + 6He

Cro

ss s

ectio

ns (

mb

)

Ec.m. ( MeV )

Cross sections of neutron transfers

Ec.m. ( MeV )

| Sf,

I |2

+ 8He ⇒ xHe + yHe

Elastic

6He + 6He

5He + 7He

Dotted curves : Three open channels only

Solid curves: Open + closed chanels

This is prediction for future experiments at GANIL.

Excitation modes in 12Be 7He5He

6He

8He

6He

Excitation from the 02

+ state.

Excitation from the 01

+ state.

Cluster + S. P. Excitation

01+

02+

Cluster’s relative Motion is excited.

Single particleExcitation

(-)4

(-)2 (+)2

(0pR)(0pL) (+)2

05+

03+

04+

06+

+8He ⇒ 6He+6He

Rotational bands : Coexistence of MR and covalent SD

Exp. by Saito

Red : Covalent SD

Green : 5He + 7He

Pink : 6He + 6He

Blue : + 8He

Black circle: (-)2(+)2

White square: (-)2(-)2

Exp. by Freer

Exp. by Shimoura

Molecular states in Be with multi-

B(6He) = 10.8 MeV (old)

4.56 MeV (old)

1.01 MeV (now)

B(6He) = 7.25 MeV (now)

Stable ??

MO will be favored. (0s Mol. Orb.)

(5He+5He) － (+6He)

2.75 MeV

Lampha (0s)6

K. Ikeda et al., Supp. Prog. Theor. Phys. 81

Characteristic properties of Y-N interaction

Single Λ hypernuclei

NN

N⊿

250 MeV

80 MeV

Λ

Σ

N

N N

Λ4He

Λ

N

N N

Σ

+

Conversion of hyperons

Coherent - coupling

Y. Akaishi, PRL84 (00)

6He 、 6

He 、 7He 、 etc…

In N-rich systems, incoherentmixing effect may appear.

Y. Akaishi, PRL84 (00)

Dimers in (S,T) rich systems

NeutronN-N coupling

Competitions and coexistence of Atomic and Molecular states are very interesting in (E,S,T,A).

3H 3H

3H 3H

Incoherent for -N

Be12

Incoherent for -N

Coherent for t-

More stable than 12Be

He8

Incoherent for -N

Incoherent for t-

まとめ

A. Open quantum systems としてのハイパー核、不安定核の研究有限量子多体系の存在形態とダイナミクスを、 4 次元パラメータ空間 (E,S,T,A) 内で探索する研究と位置付けられる｡

B. 軽い領域での特徴1. クラスター－価粒子間の相互作用は弱いため、これらの自由度の結合様式の違い により多様な構造が発現する。

2. 開放系では、クラスターと価粒子の自由度が励起したエキゾチック構造が多数 共存する ことが予想される。 ( 不安定核 10,12Be の結果から )　　⇒反応ダイナミクスと構造をリンクした研究が本質的に重要である。

ハイパー核研究 : 反応と構造のタイアップ　 ( 但し、主に粒子束縛状態の生成反応 )

不安定核研究 : 反応と構造の分業化⇒統一した取り扱いが重要

C. これからOpen quantum systems としての多中心エキゾチック系の研究は完全に Open Area である。従って、 0s-shell の 2 クラスター構造の研究がまず重要であろう。