Расчет электромагнитных моментов тяжелых ядер с учетом многочастичных эффектов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.02, кандидат физико-математических наук Сеньков, Роман Александрович

• Сеньков, Роман Александрович
• кандидат физико-математических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Сеньков, Роман Александрович

1 Введение

2 Ядерные возбуждения в приближении случайных фаз

2.1 Метод зависящего от времени самосогласованного ноля

2.2 Классификация решений

2.3 Эффективное иоле.

2.4 Эффективное взаимодействие.

2.5 Учет парных корреляций.

3 Сверхтонкое расщепление в ионе висмута 209Bi

3.1 Введение.

3.1.1 Формула Ферми и релятивизм

3.1.2 Распределение заряда в ядре.

3.1.3 Распределение магнитного момента и КЭД поправки

3.2 Сверхтонкое расщепление и магнитные моменты.

3.3 Уравнение ПСФ

3.4 Эффекты поляризации кора

3.5 Результаты.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Расчет электромагнитных моментов тяжелых ядер с учетом многочастичных эффектов»

4.2 Нуклон-нуклонное Р- и Т- нечетное взаимодействие.36

4.3 Среднее поле.36

4.4 Поляризация кора. Часть I.38

4.4.1 Вычитание нулевой моды.41

4.5 Поляризация кора. Часть II.43

4.6 Результаты для 199Hg.45

4.7 Результаты для других ядер .49

4.8 Заключение.51

5 Заключение 51

А Приложения к Главе 2 52

А.1 Уравнение ПСФ .52

В Приложения к Главе 3 56

В.1 Сверхтонкое взаимодействие.5G

В.2 Поправки от взаимодействия, зависящего от скорости . GO

B.З Ядро интегрального уравнения ПСФ.G1

С Приложения к Главе 4 65

C.1 Шиффовский момент.G5

1 Введение

Прогресс в развитии эксперимента, достигнутый в последнее время [21,43], требует от теории серьезных усилий. Это в полной мере относится и к теории строения атомных ядер, где существующие феноменологические модели, точность которых 20 — 30%, с трудом справляются с поставленными задачами.

Учет эффектов многочастичного взаимодействия приводит к лучшему пониманию строения ядра и более четкому определению статуса существующих ядерных моделей. Принципиальная важность такого рода эффектов может быть продемонстрирована на примере задачи о вкладе внутренних электрических дииольных моментов (ЭДМ) нуклонов в Шиффовский момент ядра ртути. В модели невзаимодействующих нуклонов только ЭДМ валентного (неспаренного) нуклона дает ненулевой вклад в Шиффовский момент ядра. В случае 199Hg нечетной частицей является нейтрон. Однако, при учете остаточного квазичастичного взаимодействия между валентным нейтроном и протонами из кора ядра, вклад ЭДМ протона в Шиффовский момент ядра становится отличным от нуля. Оценки таких вкладов, сделанные в работе [51], показывают, что на основе этого эффекта может быть получено сильное ограничение на ЭДМ протона.

Диссертация состоит из введения, трех глав и приложений.

Заключение диссертации по теме «Теоретическая физика», Сеньков, Роман Александрович

5 Заключение

В заключение сформулируем основные результаты работы:

• Рассчитано сверхтонкое расщепление в ионах висмута 209Bi82+ и свинца 207РЬ81+

• Рассчитаны Шиффовские моменты следующих ядер: 199Hg, 129Хе, 211 Rn, 213Ra, 225Ra, 133Cs, 223Fr.

• Получено лучшее на сегодняшний день ограничение на внутренний электрический дипольный момент протона.

Я искренне благодарен моему научному руководителю В.Ф.Дмитриеву за постоянное внимание, полезные советы и обсуждения. Также за огромную поддержку на протяжении всей работы. Особую благодарность хотел бы выразить И.Б.Хрииловичу. Работа и общение с Иосифом Бенционовичем во многом определили мое отношение к физике и к науке в целом. С благодарностью вспоминаю полезные обсуждения с А.И.Милыптейном и А.А.Померанским. Я признателен моей жене Олесе за помощь при подготовке текста диссертации и за поддержку.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Сеньков, Роман Александрович, 2004 год

1. R. Woods and D. Saxon, Diffuse Surface Optical Model for Nucleon-Nuclei Scattering, Phys. Rev. 95 577 (1954).

2. Jl. Д. Ландау, К теории ферми-жидкости, ЖЭТФ 35 97 (1958).

3. Г. Г. Бунатян и М. А. Микулинский, Изотопическое смещение и квадру-польные моменты околосферических ядер, Ядерная Физика 1 38 (19С5).

4. Т. Н. R. Skyrine, The effective nuclear potential, Nucl. Phys. 9 G15 (1959).

5. D. Vauntherin, and D. Brink, Hartree-Fock Calculations with Skyrme's Interaction. I. Spherical Nuclei, Phys. Rev. С 5 G2G (1972).

6. В.Б. Телицын, Эффекты взаимодействия квазичастиц в коллективных колебаниях и магнитные свойства атомных ядер, диссертация, библиотека ИЯФ, Новосибирск-1984.

7. R.A. Ferrel, Time-Dependent Hartree-Fock Theory of Nuclear Collective Oscillations, Phys.Rev. 107 1G31 (1957).

8. E. Fermi, Uber die magnetischen Momente der Atomkerne, Zeitschrift fiir Physsik GO (1930) 320.

9. V.M. Shabaev, Hypcrfme structure of hydrogen-like ions, J. Phys. В 27 5825 (1994).

10. A. Bohr and V. F. Weisskopf, The Influence of Nuclear Structure on the Hyperfine Structure of Heavy Elements, Phys. Rev. 77 94 (1950).

11. A. Bohr, Nuclear Magnetic Moments and Atomic Hyperfine Structure, Phys. Rev. 81 331 (1951).

12. V.M. Shabaev, M. Tomaselli, T. Kiilil, A. N. Artemyev, and V.A. Yerokhin, Ground-state hyperfine splitting of high-Z hydrogenlike ions, Phys. Rev. A 56 252 (1997).

13. M. G. N. Gustavsson, C. Forssen, and A.-M. Martensson-Pendrill, Thallium hyperfine anomaly, Hyperfine Interactions 127 347 (2000).

14. L. N. Labzowsky, W. R. Johnson, S. M. Schneider, and G. Soff,Dynamic proton model for the hyperfine structure of the hydrogenlike ion 209g3Bi82+, Phys. Rev. A 51 4597 (1995).

15. M. Tomaselli, S. M. Schneider, E. Kankeleit, and T. Kiilil, Ground-state magnetization of 209Bi in a dynamic-correlation model, Phys. Rev. С 51 2989 (1995).

16. M. Tomaselli, T. Kiihl, P. Seelig, C. Holbrow, and E. Kankeleit, Hyperfine splittings of hydrogenlike ions and the dynamic-correlation model for one-hole nuclei, Phys. Rev. С 58 1524 (1998).

17. S. M. Schneider, W. Greiner, and G. Soff, Vacuum-polarization contribution to the hyperfine-structure splitting of hydrogenlike atoms, Phys. Rev. A 50 118 (1994).

18. H. Persson, S. M. Schneider, W. Greiner, G. Soff, and I. Lindgren, Self-Energy Correction to the Hyperfine Structure Splitting of Hydrogenlike Atoms, Phys. Rev. Lett. 76 1433 (1996).

19. S. A. Blundell, К. T. Cheng, and J. Sapirstein, Radiative corrections in atomic physics in the presence of perturbing potentials, Phys. Rev. A 55 1857 (1997).

20. P. Sunnergren, H. Persson, S. Salomonson, S. M. Schneider, G. Soff, and I. Lindgren, Radiative corrections to the hyperfine-structure splitting of hydrogenlike systems, Phys. Rev. A 58 1055 (1998).

21. G. Breit, Possible Effects of Nuclear Spin on X-Ray Terms, Phys. Rev. 35 1447 (1930).

22. J. E. Rosenthal and G. Breit, The Isotope Shift in Hyperfine Structure, Phys. Rev. 41 459 (1932).

23. M. F. Crawford and A. K. Schawlow, Electron-Nuclear Potential Fields from Hyperfine Structure, Phys. Rev. 76 1310 (1949).

24. J. Hans, D. Jensen, and M. G. Mayer, Electromagnetic Effects Due to Spin-Orbit Coupling, Phys. Rev. 85 (1952) 1040.

25. A. Bohr, B.R. Mottelson, Nuclear Structure, v.l (W.A. Benjamin, Inc., NY, Amsterdam, 19G9).

26. Д. А. Варшалович и др., Квантовая теория углового момента (Наука, Ленинград, 1975).

27. А.Б. Мигдал, Теория конечных ферми-систем и свойства атомных ядер (М.: Наука, 1982).

28. М. G. N. Gustavsson and А.-М. Martensson-Pendrill, Need for remeasurements of nuclear magnetic dipole moments, Phys. Rev. A 58 (1998) 3611.

29. D.A. Landman, A. Lurio, Hyperfine Structure of the (Gp)3 Configuration of Bi209, Phys. Rev. A 1 (1970) 1330.

30. N.J. Stone, Table oj Nuclear Moments, http://www.nndc.bnl.gov/publications/preprints/niiclear-moments.pdf

31. S. Shlomo and G. Bertsch, Nuclear response in the continuum, Nucl. Phys. A 243 (1975) 507.

32. Н. de Vries, С. W. de Jager, and С. de Vriex, Nuclear Charge-Density-Distribution Parameters from Elastic Electron Scattering, Atomic Data and Nuclear Data Tables 36 (1987) 495.

33. R.A. Sen'kov and V.F. Dmitriev, Nuclear magnetization distribution and hyperfine splitting in Bi82+ ion, Nucl. Phys. A 706, 351, (2002).

34. P. Seelig et al., Ground State Hyperfine Splitting of Hydrogenlike 207Pb81+ by Laser Excitation of a Bunched Ion Beam in the GSI Experimental Storage Ring, Phys. Rev. Lett. 81 (1998) 4824.

35. A. Riietschi et al., Magnetic hyperfine structure in muonic 209Bi, Nucl. Phys. A 422 (1986) 461.

36. G.E. Brown, Unified Theory of Nuclear Models and Forces (North-Holland, Amsterdam, 1967).

37. Jacobs et al, Limit on the electric-dipole moment of 199Hg using synchronous optical pumping, Phys. Rev. A 52, 3521 (1995).

38. M.V. Romalis, W.C. Griffith, and E.N. Fortson, New Limit on the Permanent Electric Dipole Moment of 199Hg, Phys. Rev. Lett. 86, 2505 (2001).

39. E.M. Purcell and N.F. Ramsey, On the Possibility of Electric Dipole Moments for Elementary Particles and Nuclei, Phys. Rev. 78, 807 (1950).

40. L.I. Schiff, Measurability of Nuclear Electric Dipole Moments, Phys. Rev. 132, 2194 (1963).

41. P.G.H. Sandars, Measurability of the Proton Electric Dipole Moment, Phys. Rev. Lett. 19, 1396 (1967).

42. П. Сушков, В.В. Фламбаум, И.Б. Хриилович, К возможности исследования Р- и Т-нечеитных ядерных сил в атомных и молекулярных экспериментах, ЖЭТФ 87, 1521 (1984).

43. V.V. Flambaum and J.S.M. Ginges, Nuclear Schiff moment and time-invariance violation in atoms, Phys. Rev. A 65, 032113 (2002).

44. V.F. Dinitriev and R.A. Sen'kov, P- and T-violating ScliifT moment of the Mercury nucleus, Ядерная Физика 66 (2003) 1988-1993, arXivmucl-th/0304048.

45. J. Engel, M. Bender, J. Dobaczewski, J.H. de Jesus, and P. Olbratowski, Time-Reversal Violating Schiff Moment of 225Ra, Phys. Rev. С 68 025501 (2003), arXiv:nucl-th/0304075.

46. V.A. Dzuba, V.V. Flambaum, J.S.M. Ginges, M.G. Ко zlov, Electric dipole moments of Hg, Xe, Rn, Ra, Pu, and TIF induced by the nuclear Schiff moment and limits on time-reversal violating interactions, Phys. Rev. A 66 012111 (2002).

47. B. Khriplovich, Parity Nonconcervation in Atomic Phenomena, (Gordon and Breach, Philadelphia, 1991)

48. G. Barton, Notes on the Static Parity Non-Conserving Internucleon Potential, Nuovo Ch. 19, 512, (1961).

49. W.C. Haxton and E.M. Henley, Enhanced T-Nonconserving Nuclear Moments, Phys. Rev. Lett. 51, 1937, (1983).

50. P. Herczeg, P- and T-odd nuclear forces, Hyperfine Interactions 43, 77, (1988).

51. B. Khriplovich and R.V. Korkin, P and T odd electromagnetic moments of deuteron in chiral limit, Nucl. Phys. A 665, 365, (2000).

52. V.F. Dinitriev and V.B. Telitsin, Many-body corrections to the nuclear anapole moment, Nucl. Phys. A 613, 237, (1997), V.F. Dinitriev and V.B. Telitsin, Many-body corrections to the nuclear anapole moment II, Nucl. Phys. A 674, 168, (2000).

53. J. Speth, E. Werner and W. Wild, Theory of finite Fermi systems and application to the lead region, Phys. Rep. 33, 127 (1977).

54. F. Osterfeld, Nuclear spin and isospin excitations, Rev. Mod. Phys. 64, 491 (1992).

55. S. Krewald and J. Spetli, Microscopic Structure of the Magnetic High-Spin States in 208Pb, Phys. Rev. Lett. 45, 417 (1980).

56. I. Hamamoto and B.A. Brown, Polarization associated with the coupling to isoscalar dipole compression mode, Phys. Rev. С 62, 024318, (2000).

57. V.V. Flambaum, I.B. Khriplovich, and O.P. Sushkov, On the P- and T-nonconserving nuclear moments, Nucl. Phys. A 449, 750 (1986).

58. K. Hagiwara et al, Review of Particle Physics, Phys. Rev. D 66, 010001 (2002).

59. V.F. Dmitriev, R.A. Sen'kov, N. Auerbach, Effects of core polarization on the nuclear Schiff moment, nucl-th/0408065 (2004).

60. V. Spevak, N. Auerbach, and V. V. Flambaum, Enhanced T-odd, P-odd electromagnetic moments in reflection asymmetric nuclei, Phys. Rev. С 56, 1357 (1997).

61. J. Engel, J.L. Friar, and A.C. Hayes, Nuclear octupole correlations and the enhancement of atomic time-reversal violation, Phys. Rev. С 61, 035502 (2000).

62. S.T. Epstein and J.O. Hirschfelder, Hypervirial Theorems for Variational Wave Functions, Phys. Rev. 123, 1495 (1961).