原子核物理学 第８講　核力.

Presentation on theme: "原子核物理学 第８講　核力."— Presentation transcript:

1 原子核物理学 第８講　核力

2 核力に対する対称性からの要請 Hermite 性（核子の確率の保存） 核子の番号の交換に対する対称性
並進不変性（空間の一様性） 位置座標は の組合わせだけ ガリレイ変換不変性　　　　　　　 運動量は　　 　　　　の組合わせだけ 回転不変性（空間の等方性）　各項はスカラー 空間反転不変性（強い相互作用がパリティを保存することに基づく不変性） 時間反転不変性 荷電空間における回転不変性（強い相互作用が核子の電荷に依らない）

3 反対称化した２核子状態 保存する量子数 反対称化の条件 ⇒　４つの可能なチャネル 記号

4 核力の構造と表し方 球テンソルとしての分類 中心力 テンソル力 スピン-軌道力

5 OPEP（one pion exchange potential）
中心力と強いテンソル力をもたらす

6 現実的核力ポテンシャル 数種類のメソンの交換 （Paris potential, Bonn potential など）
遠距離部分は OPEP が支配的 中距離部分の引力は σメソンの交換に起因 短距離部分に斥力芯

7 中心力ポテンシャル 短距離力 ⇒ １粒子描像が成り立つ チャネルに大きく依存 強いアイソスピン・スピン依存性
短距離力 ⇒　１粒子描像が成り立つ チャネルに大きく依存 　　　強いアイソスピン・スピン依存性 Singlet-Even（SE）　T = 1 　短距離に強い引力 ⇒　同種粒子（nn, pp）間の強い 　　　対相互作用の起源 唯一の２核子束縛系（deuteron）は Triplet-Even（TE） 　　　　　　　　　なぜ？

8 Deuteron TE 状態 量子数 S = 1，J = 1，T = 0

9 TE 状態の引力によって原子核は束縛している
Deuteron （続き） S 状態の方程式において，D 状態の項を有効ポテンシャルと考える D 状態との結合によって，S 状態に対する強い引力ポテンシャルが生じる。 その結果，Deuteron は束縛する テンソル力の２次の効果 TE 状態の引力によって原子核は束縛している

10 結合エネルギーの飽和性 中性子だけからなる系は束縛しない （中性子星は，重力によって自己束縛系をなしている） 陽子と中性子からなる系
中性子だけからなる系は束縛しない　（中性子星は，重力によって自己束縛系をなしている） 陽子と中性子からなる系 密度が小さい領域では，密度の増加に伴い，ポテンシャルの短距離引力から，結合エネルギーを得る 密度の大きい領域では，密度の増加に伴い，テンソル力の２次の効果が減少するので，結合エネルギーが減少する その結果，飽和点が現れる

11 TO における状態依存性 TO 状態は S = 1 ⇒ 非中心力が作用 ⇒ J に依存したポテンシャル
中性子星の内部では の超流動状態が実現していると予想される

12 核内における有効相互作用 実験で観測された原子核のエネルギースペクトルから得られた行列要素
　　１粒子状態によらずに，T = 0 と T = 1 は，それぞれ同じような振る舞い

13 有効相互作用の平均的強さ 陽子-中性子相互作用（主に T = 0）の引力 横軸は１粒子状態の 2n+l の和 強い系統性が見られる

14 魔法数の消失 中性子過剰核において，安定線近傍核で見られた魔法数 N = 8， N = 20 が消失する
右図は中性子分離エネルギー 同じ Tz = 2(N-Z) をもつ原子核を線で結んである 魔法数のところで，中性子分離エネルギーは小さくなる この現象は核力の性質，特に， １粒子エネルギーの変化で説明できる

15 中性子過剰核の１粒子エネルギー Valence 核子間の相互作用も考慮した１粒子エネルギー： monopole 相互作用

16 Monople 相互作用の分解 Racah 代数を駆使して， monopole 相互作用を８成分に分解できる 　中心力（SO,TE,SE,TO） 　テンソル力（TNE,TNO） 　スピン軌道力（LSE,LSO） 中心力の TE 成分（強い引力）が支配的