Thạc Sĩ Nghiên cứu tính chất vật lý một số mô hình hạt nhân

Luận án tiến sĩ năm 2011
Đề tài: Nghiên cứu tính chất vật lý một số mô hình hạt nhân


Mục lục
Lời cam đoan ii
Lời cảm ơn iii
Các khái niệm liên quan vi
Danh mục các chữ viết tắt vii
MỞ ĐẦU 1
1 MÔ HÌNH CHẤT HẠT NHÂN KHÔNG CHIRAL 10
1.1 Thế nhiệt động 13
1.2 Các tính chất bão hòa 18
1.3 Phương trình trạng thái 23
1.4 Cấu trúc pha 29
1.5 Sự đóng góp của meson delta 39
1.6 Kết luận của chương 1 41
2 MÔ HÌNH CHẤT HẠT NHÂN CHIRAL ĐốI XỨNG TIỆM
CẬN 43
2.1 Thế nhiệt động 47
2.2 Các tính chất bão hòa 55
2.3 Phương trình trạng thái 63
2.4 Cấu trúc pha 73
2.5 Sự đóng góp của meson delta 78
2.6 Kết luận của chương 2 82
3 MÔ HÌNH CHẤT HẠT NHÂN CHIRAL ĐốI XỨNG CHÍNH XÁC 84
3.1 Thế nhiệt động 87
3.2 Các tính chất bão hòa 91
3.3 Phương trình trạng thái 95
3.4 Cấu trúc pha 105
3.4.1 Chuyển pha khí-lỏng tại mật độ dưới mật độ bão hòa 105
3.4.2 Chuyển pha chiral 108
3.5 Sự đóng góp của meson delta 112
3.6 Kết luận của chương 3 116
KẾT LUẬN 116
Các công trình đã thực hiện 118
Tài liệu tham khảo 119
PHU LUC 130


MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Giản đồ pha của sắc động lực lượng tử (QCD) trong mạt phẳng thế hóa ụ và nhiệt độ T [89] được phác họa trong Hình 1 là tập hợp những trạng thái cân bằng của hệ. Cho đến nay, người ta vẫn chưa biết vị trí chính xác của hầu hết các đường chuyển pha trong giản đồ trên. Sở dĩ như vậy là vì nghiên cứu chuyển pha vật chất với sự có mạt đồng thời của cả nhiệt độ và mật độ là một bài toán cực kỳ hóc búa. Các vùng có ụ và (hoạc) T lớn, các kết quả tính toán lý thuyết vẫn chưa thể kiểm chứng được bằng thực nghiệm. Các tính toán dựa trên mô hình mạng QCD đã có những tiến bộ khi nghiên cứu hệ ở trạng thái có mật độ baryon bằng 0 và nhiệt độ cao. Kết quả tính toán mô phỏng gần đây nhất [58] tiên đoán chuyển pha chiral và chuyển pha không giam cầm kiểu crossover tại nhiệt độ quanh 170 MeV. Vùng có mật độ và nhiệt độ thấp, tức là vật chất nằm trong pha hadron chỉ được nghiên cứu tới một chừng mực nào đó. Nhìn chung, vật chất ở mật độ và nhiệt độ hữu hạn vẫn còn nhiều điều chưa biết và là đối tượng xây dựng các mô hình nghiên cứu. Nguyên nhân là về phương diện lý thuyết, vùng này phức tạp hơn so với vùng có nhiệt độ và mật độ cao có thể xử lý bằng phương pháp nhiễu loạn và các hadron là đối tượng khá phức tạp khi người ta cố gắng mô tả chúng theo các phần tử hợp thành.


Hình 1: Các giản đồ pha trong mặt phẳng thế hóa - nhiệt độ.
Tuy nhiên, hiểu theo một nghĩa khác, vùng này là hấp dẫn và thử thách vì nhiều vấn đề vật lý chưa biết và sinh động có thể được khám phá, nhiều công cụ lý thuyết mới có thể cần phát triển. Hiện nay, các thí nghiệm va chạm ion nặng ở năng lượng cao là công cụ tốt tạo ra vật chất tương tác mạnh và đông đặc, chúng cung cấp cơ hội để khám phá các tính chất thú vị của vật chất ở điều kiện cực trị, kiểm chứng các tính toán lý thuyết đặc biệt là các tiên đoán về chuyển pha ở mật độ và nhiệt độ cao. Nói cách khác, nghiên cứu các tính chất vật lý của hạt nhân đặc biệt là cấu trúc pha là cần thiết và thích hợp cả về phương diện lý thuyết và thực nghiệm.
Chính vì vậy, luận án chọn nghiên cứu đề tài "Nghiên cứu tính chất vật lý một số mô hình hạt nhân".
2. Lịch sử vấn đề
Vật chất tương tác mạnh và đậm đạc đã được các nhà vật lý hạt nhân quan tâm nghiên cứu từ lâu. Chuyển pha của chất hạt nhân đã được khảo sát trong nhiều bài báo lý thuyết [8, 31, 38, 56, 70, 76, 85, 86, 102, 104, 115]. Các công trình nghiên cứu dựa trên các mô hình hiện tượng luận được thiết lập trực tiếp từ các bậc tự do nucleon. Các mô hình hạt nhân phi tương đối tính sử dụng các dạng khác nhau của thế năng tương tác nucleon-nucleon đã thu được nhiều thành công trong nghiên cứu chất hạt nhân ở mật độ thấp và năng lượng thấp. Tuy nhiên, lý thuyết hạt nhân phi tương đối tính lại thất bại khi phản ánh các tính chất vật lý của vật chất đông đạc. Cụ thể, khi mật độ chất hạt nhân cao, p ^ 3po, với Po là mật độ chất hạt nhân ở trạng thái bão hòa, thì lý thuyết hạt nhân phi tương đối tính vi phạm nguyên lý nhân quả-một trong những nguyên lý rất cơ bản của vật lý. Khi nghiên cứu chất hạt nhân ở mật độ và (hoạc) năng lượng cao thì hiệu ứng tương đối tính trở lên quan trọng cần phải sử dụng lý thuyết hạt nhân tương đối tính. Có thể nói lý thuyết hạt nhân phi tương đối tính và lý thuyết hạt nhân tương đối tính là hai phần lý thuyết bổ sung cho nhau ở những thang năng lượng và thang mật độ nhất định.
Lý thuyết hạt nhân tương đối tính nghiên cứu chất hạt nhân ở mật độ và (hoạc) năng lượng cao. Khi đó, về cấu trúc, người ta không thể đơn thuần coi nucleon là một hạt mà phải tính đến cấu trúc bên trong của


Tài liệu tham khảo
[1] M. Askawa and K. Yazaki (1989), Nucl. Phys. A504, 668.
[2] B. A. Li et al (2007), Phys. Rev. Lett. 99, 162503.
[3] B. A.Li, C. M.Ko and W.Bauer (1998), Isospin physics in heavy-ion collisions at intermediate energies, Int.J. Mod. Phys. E7, 147.
[4] B. A.Li (2001), Probing the isospin-dependence of the nuclear equa¬tion of state, Nucl. Phys. A681, 434.
[5] B. A.Li and L.W.Chen (2005), Nucleon-nucleon cross sections in neutron-rich matter and isospin transport in heavy-ion reactions at intermediate energies, Phys. Rev. C72, 064611.
[6] B. A. Li, L. W.Chen, C. M.Ko and A. W.Steiner (2006), Probing the equation of state of neutron-rich matter with intermediate energy heavy-ion collisions, arXiv: nucl-th/0601028, LA-UR-05-9535.
[7] W. Baner (1992), Ann. Rev. Nucl. Part. Sci. 42, 77.
[8] V. Baran, M. Colonna, M. Di Toro, and A. B. Larionov (1998), Nucl. Phys. A632, 287.
[9] V. Baran, M.Colonna, V.Greco and DiToro (2005), Reaction dynam¬ics with exotic nuclei, Phys. Rep. 410, 335 and references herein.
[10] V. Baran, M. Colonna,M.Di Toro,V. Greco,M. Zielinska-Pfabe, and M. H. Wolter (2002), Nucl. Phys. A703, 603.
[11] V. Baran, M. Colonna, M. Di Toro, and A. B. Larionov, Spin- odal decomposition of low-density asymmetric nuclear matter, arXiv: 0705.1291.
[12] W. Bauer, G.F. Bertsch, and H. Schulz (1992), Phys. Rev. Lett. 69, 1888; L.Phair, W. Bauer, and C.K. Gelbke (1993), Phys. Lett. B314, 271.
[13] G. Bertsch and P. J. Siemens (1983), Phys. Lett. B126, 9.
[14] D. H. Boal (1985), Adv. Nucl. Phys. 15, 85.
[15] D. H. Boal (1985), Nucl. Phys. A447, 479c.
[16] J. Boguta (1983), Phys. Lett. B120, 34.
[17] I.Bombaci (2001), in Isospin Physics in Heavy-ion Collisions, edited by Li B. A. and Udo Schroeder, Nova Science Publishers, Inc., New York, pp. 35-81.
[18] I. Bombaci and U. Lombardo (1991), Phys. Rev. C44, 1892.
[19] E. Bonnet, Bimodality and latent heat of gold nuclei, arXiv: 1002.3271.
[20] E. Bonnet et al (2009), Phys. Rev. Lett. 103, 072701.
[21] B. Borderie et al (1993), Phys. Lett. B302, 15.
[22] B. Borderie et al (2008), Prog. Part. Nucl. Phys. 61, 557.