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本论文的主要内容包括三个方面:首先,在相对论平均场理论的框架下,应用密度依赖的有效相互作用参数组TW99、DDME1和PKDD研究了核物质的性质,进一步推广到中子星,并且与非线性参数组的结果进行了详尽而细致的比较。其次,以非线性参数组NL3、TM1和PK1为例,应用相对论平均场理论计算了原子核对称能,并且通过与非相对论的SkyrmeHartree-Fock(SHF)的结果比较,得到了与实验值吻合的结果。最后,在推转的三轴形变的Hartree-Fock-Bogoliubov(HFB)的理论框架下,发展了包含同位旋矢量(T=1)和同位旋标量(T=0)的质子-中子对关联微观自洽的HFB计算程序,它可以研究高自旋态,N~Z原子核中,质子-中子对关联的效应。
密度依赖的有效相互作用在相对论平均场理论中,非线性有效相互作用参数在描述核物质,β-稳定线附近以及远离β-稳定线的有限核等方面取得了很大的成功,但是在高密度或者高同位旋不对称的情况下,比如中子星,其计算结果很不稳定。于是人们尝试在有效相互作用的重子-介子耦合中引入密度依赖,比如TW99、DDME1和PKDD。本文应用已发展的密度依赖的相互作用参数组,研究了对称,不对称核物质,以及纯中子物质的性质,并且将计算推广到了中子星.
原子核对称能原子核对称能是描述核子多体系统能够承受同位旋不对称度能力的物理量,对称能越小,系统可以承受更大得同位旋不对称度。经典的教科书上表明它起源于与核子的动能和核子间的相互作用.但是在应用理论模型计算的时候,这两者很难作为一个量来提取,从而无法与实验值比较.本文应用轴对称的相对论平均场理论,验证了有限核的原子核对称能可以用能级的平均间距和同位旋矢量势的强度来描述的想法,通过与SHF、结果比较和进一步的研究后发现,相对论平均场理论给出比较强的同位旋矢量势强度,因此给出的原子核对称能系数与实验值有很好的吻合.
中子-质子对关联早在上个世纪六、七十年代,人们就意识到对关联不仅包括中子。中子,质子-质子,还应该包括中子-质子对关联。中子-质子对关联最有可能存在于N~Z的原子核中,因为中子质子的轨道有最大的交叠区域。中子-质子对关联破坏了旋称和轴对称,必须在三轴形变的框架下来研究,宇称是唯一的空间对称性.研究还表明,同位旋标量(T=0)的中子-质子对关联在推转的体系下尤其重要,因为它显示了与同位旋矢量(T=1)的对关联不同的性质.推转的体系下,时间反演对称性也被破坏.众多对称性的破坏,给微观自洽地研究中子-质子对关联带来很大困难.实验上原来关于N~Z原子核的数据仅限于轻核区,也很难给理论计算参数拟合提供数据支持;但足近几年,随着实验的发展,N~Z原子核的实验数据已经推广到A=100等中等质量核,于是质子-中子对关联的研究越来越多地被人们关注。另外理论模型的发展也为中子-质子对关联的研究提供了锲机。本文在布鲁塞尔研究组发展的“推转+三轴形变+旋称破坏+HFB”计算程序基础上,发展了包含中子-质子对关联的推转的微观自恰计算的HFB程序,并且用来研究N~Z原子核中对关联的性质.