نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه فیزیک، دانشکدة علوم پایه، دانشگاه حکیم سبزواری، سبزوار

چکیده

بر پایة مدل میکروسکوپی واپیچش- دوگانه (DF) همراه با برهم­کنش­های نوکلئون- نوکلئون (NN) وابسته به چگالی (DD) از نوع نیروی­های مؤثر M3Y-Paris (شامل DDM3Y1، CDM3Y4 وBDM3Y1)، مطالعه‌ای را روی ضریب کشش سطحی هسته‌ای γ صورتمندی مجاورت برای گذار ذرة آلفا از حالت پایة 230 هستة مادر با اعداد اتمی 99-61=Z  به حالت پایة هسته­های دختر متناظر انجام داده­ایم. در حقیقت، مقالة حاضر را می­توان تعمیمی بر پژوهش انجام شده توسط قرائی و محمدی در سال 2019 دانست که در آنجا تمرکز تنها برروی یک نسخه از نیروهای M3Y، یعنی CDM3Y6، بوده است. براساس رویکرد معرفی شده در مقالة حاضر تلاش کرده­ایم تا با تلفیق دو مدل پتانسیل DF و مجاورت ضمن ارائة رویکردی جدید برای محاسبة مقادیر ضریب کشش سطحی γ در واپاشی­های آلفا، به بررسی رفتار ضرایب محاسبه شده برحسب پارامتر عدم تقارن سیستم‌های آلفا- هستة انتخابی بپردازیم. نتایج این بررسی فرمول­بندی جدیدی را برای ضریب γ پتانسیل مجاورت پیشنهاد می­دهد که به طور مستقیم به انتخاب نوع برهم­کنش­ها وابسته است. در فاز دوم محاسبات این مقاله اعتبار فرمول پیشنهاد شده برای ضریب انرژی سطحی را مورد ارزیابی قرار دادیم. برای دستیابی به این هدف، پس از اعمال رابطة پیشنهادی در صورتمندی نسخة اصلی پتانسیل مجاورت، یعنی مدل Prox.77، مقادیر تئوری نیمة عمر را برای تمامی واپاشی­های انتخابی در چارچوب تقریب WKB محاسبه کرده­ایم. نتایح حاصل از مدل­های اصلاح شدة Prox. New (DDM3Y1)، Prox. New (CDM3Y4) و Prox. New (BDM3Y1) را با مقادیر متناظر تجربی و همچنین آنهایی که از مدل پتانسیل Prox.77 به دست آمده­اند، مقایسه کرده­ایم. مقایسة صورت گرفته آشکار می­سازد که در بین چهار مدل پتانسیل مورد بحث، مدل­های Prox. New (CDM3Y4)، Prox. New (DDM3Y1) به ترتیب کمترین میزان انحراف از داده­های متناظر تجربی را در محدودۀ واپاشی­های انتخابی ارائه می­دهند. در مطالعة حاضر، وجود خاصیت لایه­ای در هسته­ها و همچنین اعتبار قانون گایگر- نوتال براساس مدل­های اصلاح شدة مجاورت مورد ارزیابی قرار گرفته است. علاوه بر این، نیمه عمرهای حاصل از مدل پیشنهادی  Prox. New (CDM3Y4)با فرمول­های تجربی مختلف مقایسه شده­اند. در نهایت نیز نیمه ‌عمرهای واپاشی‌های آلفا در محدودة عناصر فوق سنگین با اعداد اتمی Z=117-120 تخمین زده شده­اند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

A new formalism for the study of the surface tension coefficient of α-nuclei systems using the density-dependent nucleon-nucleon interactions

نویسندگان [English]

  • R Gharaei
  • S Mohammadi

Department of Physics, Sciences Faculty, Hakim Sabzevari University, Khorasan Razavi, Sabzevar, Iran

چکیده [English]

This study investigates  the nuclear surface tension coefficient, γ, of the proximity formalism by using the microscopic double-folding (DF) model with the realistic density-dependent (DD) nucleon-nucleon interaction of the effective M3Y forces type (including DDM3Y1, CDM3Y4 and BDM3Y1) for the ground-state to ground-state α transition of 230 parent nuclei with Z = 61-99. In fact, the present work can be considered as an expansion of the previous study which has been performed by Gharaei and Mohammadi using CDM3Y6 version in 2019. Within the propsed approach, we have tried to present a new approach for  the calculation of the surface energy coefficient, γ, in alpha-decay by integrating the proximity and DF potential models. In addition, we present a new dependency of the surface energy coefficient, γ, on the asymmetry parameter, , of the considered α-nuclei systems by fitting all of the calculated values. The obtained results suggest a new formalism for the coefficient γ that is dependent directly on the selection of the interaction type. We also test the validity of the suggested formula. To this aim,  by using the the obtained formula of the coefficient γ in the original version of the proximity potentials, we calculate the theoretical values of the alpha-decay half-lives for different nuclei in the framework of the WKB approximation. The calculated results are compared with the corresponding experimental data and those obtained from the original proximity potential 1977. It is shown that the modified forms of the proximity potential model, labeled as Prox. New (DDM3Y1), Prox. New (CDM3Y4) and Prox. New (BDM3Y1), provide better descriptions of the experimental α-decay half-lives than the proximity potential 1977 (Prox. 77). Further, the best results are obtained using the Prox. New (CDM3Y4) potential model for our selected mass range. Using the modified forms of the proximity potential, we examined the closed-shell effects in nuclei and the validity of the Geiger-Nuttall law. Additionally, the results of the Prox. New (CDM3Y4) potential model are compared with the various empirical formulas for alpha decay half-lives. Ultimately, the prediction of alpha decay half lives is made for superheavy nuclei with Z=117-120.

کلیدواژه‌ها [English]

  • alpha decay
  • nuclear surface tension coefficient
  • proximity potential
  • double-folding model

  1. D S Delion, S Peltonen, and J Suhonen, Phys. Rev. C 73 (2006) 014315.
  2. P R Chowdhury, C Samanta, D N Basu, Phys. Rev. C 73 (2006) 014612.
  3. W M.Seif, Phys. Rev. C 74 (2006) 034302.
  4. D N Basu, J Phys. G Nucl. Part. Phys. 30 (2004) B35.
  5. E Rutherford, Philos. Mag. 47 (1899) 109. 
  6. E Rutherford, H Geiger, Proc. R. Soc. London Ser. A 81 (1908) 141.
  7. E Rutherford, T Royds, Philos. Mag. 17 (1908) 281. 
  8. G Z Gamow, Phys. 51 (1928) 204. 
  9. E U Condon, R W Guerney, Nature 122 (1928) 439.

10. E U Condon, R W Guerney, Phys. Rev. 33 (1929) 127. 

11. H F Zhang, W Zuo, J Q. Li, and G Royer, Phys. Rev. C 74 (2006) 017304. 

12. H F Zhang and G Royer, Phys. Rev. C 76 (2007) 047304.

13. P R Chowdhury, D N Basu, and C Samanta, Phys. Rev. C 75 (2007) 047306.

14. J Blocki, J Randrup, W J Swiatecki, and C F Tsang, Ann. Phys. (NY) 105 (1977) 427.

15. I Dutt, and R K Puri, Phys. Rev. C 81 (2010) 044615.

16. I Dutt, and R K Puri, Phys. Rev. C 81 (2010) 064609.

17. I Dutt, and R K Puri, Phys. Rev. C 81 (2010) 047601.

  1. 18.  G L Zhang, H B Zheng, and W W Qu, Eur. Phys. J. A 53 (2017) 246. 

19. N S Rajeswari and M Balasubramaniam, J. Phys. G: Nucl. Part. Phys. 40 (2013) 035104.

20. W D Myers and W J Swiatecki, Ark. Fys. 36 (1967) 343.

21. W D Myers and W J Swiatecki, Nucl. Phys. A 601 (1996) 141.

22. W D Myers and W J Swiatecki, Phys. Rev. C 60 (1999) 014606.

23. W D Myers and W J Swiatecki, Phys. Rev. C 62 (2000) 044610.

24. P Moller and J R Nix, Nucl. Phys. A 272 (1976) 502.

25. P. Moller, J. R. Nix, W. D. Myers, and W. J. Swiatecki, At. Data Nucl. Data Tables 59 (1995) 185.

26. V Zanganeh and N Wang, Nucl. Phys. A 929 (2014) 94. 

27. M Golshanian, O N Ghodsi, and R Gharaei, Mod. Phys. Lett. A 28 (2013) 1350164.

28. L Zheng, G L Zhang, J C Yang, and W W Qu, Nucl. Phys. A 915 (2013) 70.

29. N Anantaraman, H Toki, and G F Bertsch, Nucl. Phys. A 398 (1983) 269.

30. D T Khoa, W von Oertzen, H G Bohlen, G Bartnitzky, H Clement, Y Sugiyama, B Gebauer, A N Ostrowski, Th Wilpert, M Wilpert, and C Langner, Phys. Rev. Lett. 74 (1995) 34.

31. D Vautherin, and D M Brink, Phys. Rev. C 5 (1972) 626.

32. G R Satchler, and W G Love, Phys. Rep. 55 (1979) 183.

33. D T Khoa, and G R Satchler, Nucl. Phys. A 668 (2000) 3.

34. J Blocki, J Randrup, W J Swiatecki, C F Tsang, Ann. Phys. (NY) 105 (1977) 427.

35. R K Gupta, D. Singh, R. Kumar, W. Greiner, J. Phys. G: Nucl. Part. Phys. 36 (2009) 075104.

36. R K Gupta, N Singh, M Manhas, Phys. Rev. C 70 (2004) 034608.

37. N Malhotra, R K Gupta, Phys. Rev. C 31 (1985) 1179.

38. W M Seif, and H Mansour, Int. J. Mod. Phys. E 24 (2015) 1550083.

39. D T Khoa, G R Satchler, and W von Oertzen, Phys. Rev. C 56 (1997) 954.

40. K P Santhosh, and Tinu Ann Jose, Phys. Rev. C 99 (2019) 064604.

41. G Wentzel, Z. Phys. 38 (1926) 518.

42. H A Kramers, Z. Phys. 39 (1926) 828.

43. L Brillouin, Compt. Rend. 183 (1926) 24.

44. D N Poenaru, W Greiner, M Ivascu, D Mazilu, and I H Plonski, Z. Phys. A 325 (1986) 435.

45. C Xu, and Z Ren, Nucl. Phys. A 760 (2005) 303.

46. C L Guo, G L Zhang, and X. Y. Le, Nucl. Phys. A 897 (2013) 54. 

47. H F Zhang, G Royer, Y J Wang, J M Dong, W Zuo, and J Q Li, Phys. Rev. C 80 (2009) 057301.

48. H Geiger, and J M Nuttall, Phil. Mag. 22 (1911) 613.

49. G Royer, J Phys. G Nucl, Part. Phys. 26 (2000) 1149.

50. G Royer and H Zhang, Int. J. Mod. Phys. E 17 (2008) 2270

51. D T Akrawy, A H Ahmed, Phys. Rev. C 100 (2019) 044618.

52. T Dong , Z Ren, Eur. Phys. J. A 26 (2005) 69.

53. V E Viola, G T Seaborg, J. Inorg. Nucl. Chem. 28 (1966) 741.

54. E Shin, Y Lim, C H Hyun, Y Oh, Phys. Rev. C 94 (2016) 024320.

55. C Qi, F R Xu, R J Liotta, R Wyss, Phys. Rev. Lett. 103 (2009) 072501.

56. J G Deng, H F Zhang, G Royer, Phys. Rev. C 101 (2020) 034307.

تحت نظارت وف بومی