QCD and nuclear physics. How to explain the coincidence between the action radius of nuclear forces and the characteristic scale of the neutron-neutron electrostatic interaction?
本文试图在QCD框架下解释$\sim 1÷3$ fm处中子-中子强相互作用与静电相互作用形状的相似性。
2015-12-03 hep-ph nucl-ex nucl-th
Neutron skin of 208Pb, nuclear symmetry energy, and the parity radius experiment
精确确定重核的中子皮厚度对核对称能设置了基本约束(中子皮厚度是核的中子和质子均方根半径之差)。宇称半径实验(PREX)可以通过208Pb的电弱宇称违反电子散射(PVES)来实现。我们研究了核平均场方法中的PVES,以便从实验中探测到的宇称违反不对称性中准确提取208 Pb的中子皮厚度。我们证明了宇称违反的不对称性和中子皮厚度之间的高度线性相关性,在成功的平均场力作为最好的手段来约束中子皮的208 Pb从PREX,没有假设的中子密度形状。由于本方法可以支持将核对称能密度斜率约束到新的精度,因此在宇称破坏不对称性中以更高的精度继续实验是有动机的。
2011-06-17 nucl-ex nucl-th
Charge Radius of Neutron-deficient $^{54}$Ni and Symmetry Energy Constraints Using the Difference in Mirror Pair Charge Radii
用共线激光光谱法测定了$^{54}$ Ni的核均方根电荷半径为$R(^{54}$ Ni)= 3.737 μ m。结合已知的镜像核$^{54}$ Fe的半径,提取出电荷半径的差为$ΔR_{\rm ch}$ = 0.049 μ m(4)~fm。根据$ΔR_{\rm ch}$与核饱和密度对称能斜率($L$)的相关性,推导出了$20 \le L \le 70$,MeV.本文的结果与中子星并合GW 170817的$L$一致,支持软中子物质状态方程,与PREX-2的结果在1个$σ$误差带内几乎不一致。结果表明,$^{48}$ Ca的中子皮厚度为0.15 μ m,-1,0.19 μ m.
2021-06-18 nucl-ex nucl-th
Neutron Star Structure and the Neutron Radius of 208Pb
我们研究了重核的富中子皮与中子星壳性质之间的关系。相对论有效场论与较厚的中子皮在$^{208}$铅有一个更大的电子分数和较低的液-固跃迁密度的富中子物质。这些属性是由密度依赖的对称性能量,我们通过增加非线性耦合的isoscillation和isovector介子。通过宇称破坏电子散射精确测量$^{208}$ Pb中的中子半径,可能对中子星的结构有重要意义。
2001-04-24 astro-ph nucl-ex nucl-th
Non-trivial effect for the large radius at the dripline of Oxygen isotopes
反常大半径是在中子滴注线附近观测到的奇异现象。在中子滴线周围,末态束缚中子的弱束缚导致半径急剧增大,这就是中子晕结构。虽然核$^{24}$ O位于氧同位素的滴线上,但一个和两个中子的分离能分别为4.19 MeV和6.92 MeV。尽管有这种足够的约束,物质半径的增强被观察到。在这项研究中,我们从微观上描述了$^{24}$ O中$^{22}$ O核的结构变化,并基于团簇模型解释了观察到的大半径。采用有限程三体Tohsaki相互作用,研究了大半径两个自由度、四个$α$团簇之间的相对距离和每个$α$团簇的大小.核$^{24}$ O与$^{22}$ O相比具有几乎相同的簇化量,但每个$α$簇的扩展起着重要作用。当两个中子被添加到中心处的$^{22}$ O时,每个$α$团簇的膨胀在能量上比增强用于降低中子的动能的团簇更有利。计算的$^{22}$ O和$^{24}$ O的均方根物质半径分别为2.75 fm和2.92 fm。尽管这些值略小于实验值,但再现了从$^{22}$ O到$^{24}$ O的跳跃。
2017-10-16 nucl-ex nucl-th
Extraction of the neutron charge radius from a precision calculation of the deuteron structure radius
本文给出了手征有效场论中氘核结构半径的高精度计算。我们的分析采用了最先进的半局域两核子势,并考虑到两体贡献的电荷密度运营商高达五阶的手征展开。五阶短程两体贡献的电荷密度算子的强度被调整到氘核电荷形状因子的实验数据。详细的误差分析进行传播的低能量常数的统计不确定性进入两个核子的潜力和估计误差的手征展开的截断,以及从核子形状因子的不确定性。利用氘结构半径的预测值和氘与质子电荷半径差的精确原子数据,我们首次从轻核中提取出中子的电荷半径。提取的值读取为$r_n^2 = - 0.106 \substack{ +0.007\\ -0.005\\} \, \text{fm}^2$,其大小约为$1.7σ$,小于粒子数据组给出的当前值。此外,由于计算的氘核电荷形状因子的高精度和仔细的系统误差分析,我们的结果开辟了一条道路,准确确定核子形状因子的弹性电子-氘核散射数据测量在美因茨微波加速器和其他实验设施。
2020-03-05 nucl-ex nucl-th
Neutron radius determination of 133Cs and its impact on the interpretation of CEvNS-CsI measurement
本文通过在兰州冷却储存环上测量质子-133Cs弹性散射,结合Glauber模型确定133Cs中子半径为4.86(21) fm,并据此从CEvNS数据独立提取弱混合角为0.227(28),为寻找新物理提供了更严格的约束。
2024-04-08 nucl-ex nucl-th
Bayesian Inference of the Symmetry Energy of Super-Dense Neutron-Rich Matter from Future Radius Measurements of Massive Neutron Stars
利用中子星核的参数化状态方程(EOS),采用贝叶斯统计方法,从三组代表各种核多体理论典型预言的假想质量-半径关联数据,即半径保持不变,在1.4 M $_{\odot}$和2.0 M $_{\odot}$之间,随着$\pm 15\%$内NS质量的增加而减少或增加。随着NS质量从1.4 M $_{\odot}$增加到2.0 M $_{\odot}$,相应的平均密度快速、缓慢或略微降低。本文以GW 170817和NICER标准中子源半径数据为参考,研究了未来的大质量中子源半径测量将如何提高我们对超密丰中子核物质的状态方程,特别是其对称能量项的认识,与人们已经从分析GW 170817和NICER数据中了解到的相比。虽然从三个数据集推断的对称核物质(SNM)的状态方程大致相同,但在$2ρ_0$以上的密度下,相应的高密度对称能有很大的不同,这表明大质量NS的半径携带了关于核对称能高密度行为的可靠信息,而SNM状态方程的其余不确定性的影响很小。
2020-07-02 astro-ph.HE nucl-ex nucl-th
Low Mass Neutron Stars and the Equation of State of Dense Matter
中子星半径提供了有用的信息,状态方程的中子丰富的物质。特别有趣的是状态方程(EOS)的密度依赖性。例如,在高密度下的状态方程的软化,其中压力上升比预期的慢,可能标志着过渡到一个奇异的阶段。然而,提取EOS的密度依赖性需要测量大范围质量的中子星的半径。一个"正常“的1.4太阳质量的中子星,其中心密度是核物质饱和密度的几倍。相比之下,低质量(0.5太阳质量)的中子星的中心密度接近核物质饱和密度,因此其半径提供了低密度状态方程的信息。不幸的是,低质量恒星很罕见,因为它们可能很难形成。相反,对原子核的核半径的精确测量可能包含类似的信息。事实上,我们发现208 Pb的中子半径和0.5太阳质量的中子星的半径之间存在很强的相关性。因此,这样一颗中子星的半径可以通过测量208 Pb的中子半径来推断。将这个值与一个1.4太阳质量的中子星的测量半径进行比较,应该可以提供迄今为止对状态方程密度依赖性的最强约束。
2002-11-06 astro-ph nucl-ex nucl-th
Measuring the Neutron's Mean Square Charge Radius Using Neutron Interferometry
中子是电中性的,但它的子结构由带电夸克组成,因此它可能具有内部电荷分布。事实上,已知它具有负均方电荷半径(MSCR),即径向电荷密度的二阶矩。换句话说,中子有一个带正电的核和一个带负电的皮。在第一玻恩近似下,中子MSCR可以简单地与中子-电子散射长度b_ne联系起来。在过去,这个重要的量是从中子在高Z靶上的总透射截面的能量依赖性中提取的,这是一个非常困难和复杂的过程。几年前,S.A. Werner提出了一种新的方法来测量b_ne的中子的动态相移在一个完美的晶体接近布拉格条件。我们正在NIST中子干涉仪上进行基于这种方法的实验,这可能导致b_ne精度提高五倍,从而使中子MSCR提高五倍。
2005-09-14 nucl-ex
Impact of NICER's Radius Measurement of PSR J0740+6620 on Nuclear Symmetry Energy at Suprasaturation Densities
通过在三维参数空间中直接反演超浓丰中子核物质物态方程的几个中子星观测量,我们证明了中子星内部成分探测器(NICER)的质量为$2.08\pm 0.07~M_{\odot}$的PSR J 0740 +6620的半径下限最近的观测在$(1.0\sim 3.0)$乘以饱和密度的密度范围内,为核对称能设定了一个比以前已知的更严格的下限核物质的$ρ_0$。在中子星的这个密度区域中,导致质子极化子形成的超软对称能显然不受迄今为止可靠观测到的最大质量的中子星的第一次半径测量的影响。
2021-08-17 astro-ph.HE nucl-ex nucl-th
New constraints on the neutron-star mass and radius relation from terrestrial nuclear experiments
核物质物态方程的确定一直是核天体物理学中最大的难题之一,因为物态方程是确定中子星性质的基础。为了限制核对称能的密度依赖性,几个核实验,例如,由S $π$ RIT和PREX-II协作报告的方法,最近已经进行。然而,由于它们的不确定性仍然很大,天文观测等额外的限制必须是至关重要的。此外,有趣的是看到它们的报道值对中子星性质的影响。在本研究中,我们以相对低密度区域为重点,在S $π$ RIT和PREX-Ⅱ的约束下,研究了中子星质量和半径关系的允许区域。这些实验预测的每个区域仍然与各种天文观测所限制的允许区域一致。我们的研究结果表明,地面核实验必须提供进一步的限制状态方程的中子星,补充天文观测。
2022-03-17 astro-ph.HE nucl-ex nucl-th
Covariant electroweak nucleon form factors in a chiral constituent quark model
给出了基于Goldstone玻色子交换动力学的手征组分夸克模型的质子和中子电磁形状因子以及核子轴向和感生赝标形状因子的计算结果。计算是在协变框架下进行的,使用相对论量子力学的点形式方法。该模型的直接预测产生了一个非常一致的电弱核子结构的图片。
2001-08-31 hep-ex hep-lat hep-ph
Pendellösung Interferometry Probes the Neutron Charge Radius, Lattice Dynamics, and Fifth Forces
结构因子描述入射辐射如何从诸如硅和锗的材料散射,并表征材料和散射粒子之间的物理相互作用。我们使用中子摆振干涉法对(220)和(400)中子-硅结构因子进行了精确测量,并将(111)结构因子的不确定度提高了四倍。这些数据提供了室温下硅Debye-Waller因子和均方中子电荷半径$\langle r_n^2 \rangle = -0.1101 \pm 0.0089 \, \mathrm{fm}^2$的测量结果。结合现有的德拜-沃勒因子和电荷半径的测量,测量的结构因子也提高了对Yukawa修改重力强度的约束,在20 pm至10 nm的长度尺度范围内提高了一个数量级。
2021-08-19 nucl-ex
Moments of the neutron charge form factor and the N->Delta quadrupole transition
最近的数据允许一个新的参数化的中子电荷形状因子G_En。利用G_En与N->Delta四极子形状因子之间的无参数夸克模型关系,从G_En数据预测了N->Delta四极子形状因子。特别地,中子电荷半径与N->Delta四极矩有关,而G_En的四阶矩与N->Delta四极跃迁半径有关。从后者,我们得到一个实验值的轻组分夸克的电荷半径。最后,从弹性中子形状因子数据预测了π介子电生中的C2/M1比。
2001-04-20 hep-ph nucl-ex nucl-th
Novel applications of Lattice QCD: Parton distribution functions, proton charge radius and neutron electric dipole moment
我们简要讨论了格点量子色动力学模拟的现状,并回顾了核子观测量的选择性结果,重点是最近的发展在格点量子色动力学评估的核子形状因子和半径,部分子分布函数和他们的时刻,和中子电偶极矩。核子电荷和部分子分布函数的矩的夸克质量的物理值产生的模拟,而进行探索性研究的部分子分布函数和中子的电偶极矩比介子质量的物理值更重。
2016-12-14 hep-lat hep-ph nucl-ex
Neutron Charge Radius Deduced from Interferometric Bragg Reflection Technique
本文考虑了用热中子高精度测量核散射长度和布拉格反射的散射振幅来确定中子均方电荷半径的可能性。利用与Shull在1968年提出的相同的干涉测量技术,可以测量硅中约8个高阶布拉格反射的散射振幅,而没有污染问题。这将提供一个与阿贡-加兴和杜布纳不一致的值一样精确的中子电荷半径值,以及比目前可用的硅的德拜-沃勒因子精确十倍的硅的德拜-沃勒因子。
2002-01-15 cond-mat nucl-ex quant-ph
The Pb Radius Experiment (PREX)
我们报告的宇称违反不对称APV的弹性散射极化电子从208铅半径实验PREX运行在大厅A在托马斯·杰斐逊国家加速器设施(JLab)的第一次测量。APV对中子分布半径Rn敏感。介导弱中性相互作用的Z玻色子主要与中子耦合,并提供核中中子分布的RMS半径Rn的干净的、与模型无关的测量,并且是对原子核结构理论的基本检验。结果,APV = 0.656 +/- 0.060(stat)+/- 0.014(syst)ppm,对应于中子和质子分布的半径之差Rn - Rp = 0.33 + 16 - 18 fm,并且提供了对中子皮的第一次电弱观测,这是在重的富中子核中预期的。
2012-09-14 hep-ex nucl-ex
Ultra cold neutron trap as a tool to search for dark matter with long-range radius of forces
考虑了超冷中子阱作为具有长程力半径的暗物质粒子探测器的可能应用问题。在散射中传输小的反冲能量是长程力的一个特征。超冷中子技术的主要优点在于可以探测到小至$10^{-7}$ eV的反冲能量。这里提出的相互作用势参数的约束:$U(r)=a r^{-1} e^{-r/λ}$的暗物质粒子和中子,以及在地球上的远程暗物质的密度值。讨论了长距离暗物质在地球表面积累的可能机制,并对地球表面密度增加的因素进行了估算。对首次超冷中子贮存时间天文日变观测实验的结果进行了讨论。
2012-07-16 nucl-ex
The pygmy dipole strength, the neutron radius of ${}^{208}$Pb and the symmetry energy
核对称能及其密度依赖性的精确表征是核物理中一个突出的开放性问题。为了限制饱和对称能的密度依赖性,一个有希望的核观测是中重核的中子皮厚度。最近,在丰中子核的等矢量偶极响应中发现了一个低能峰,它可能与中子皮厚度有关。由于我们对这种峰的微观结构的实验知识有限,这种相关性的存在目前正在争论中。我们提出了一个详细的分析Skyrme Hartree-Fock(HF)加随机相位近似(RPA)预测的偶极响应在几个丰中子核,并试图阐明是否在核物理中常用的模型确认或驳回其可能的联系与中子皮厚度。最后,我们简要介绍了在PREx实验条件下,宇称破坏电子在${}^{208}$ Pb上散射的理论结果,并讨论了${}^{208}$ Pb的中子皮厚度和对称能斜率的影响。
2012-02-14 astro-ph.SR nucl-ex nucl-th
The Radius of PSR J0740+6620 from NICER and XMM-Newton Data
PSR J 0740 $+$ 6620的重力质量为$2.08\pm 0.07~M_\odot$,这是中子星中最高的质量。因此,测量它的半径将提供独特的洞察中子星核心物质在高密度的性质。在这里,我们报告了基于旋转热点图案与中子星内部成分探测器(NICER)和X射线多镜(XMM-Newton)X射线观测的拟合的半径测量结果。我们发现PSR J 0740 $+$ 6620的赤道圆周半径为$13.7^{+2.6}_{-1.5}$ km(68%)。我们应用我们的测量,结合以前的NICER质量和PSR J 0030 $+$ 0451的半径测量,其他两个$\sim 2~M_\odot$的质量,和潮汐变形约束从两个引力波事件,三个不同的框架的状态方程建模,并找到一致的结果在$\sim 1.5-3$倍核饱和密度。对于一个给定的框架,当所有的测量包括$1.4~M_\odot$中子星的半径是已知的$\pm 4$ %(68%的可信度)和一个$2.08~M_\odot$中子星的半径是已知的$\pm 5$ %。在这三个框架中,跨越所有半径估计值的$\pm 1σ$可信区间的完整半径范围,对于$1.4~M_\odot$中子星为$12.45\pm 0.65$ km,对于$2.08~M_\odot$中子星为$12.35\pm 0.75$ km。
2021-05-14 astro-ph.HE gr-qc nucl-ex
Constraints on the dense matter equation of state and neutron star properties from NICER's mass-radius estimate of PSR J0740+6620 and multimessenger observations
近年来,通过对射电/X射线散射、引力波事件和核物理约束下的多信使数据的分析,我们对中子星致密物质状态方程(EOS)的理解有了显著的提高。在这里,我们研究了PSR J 0740 +6620的联合估计质量和半径对EOS的额外影响,Riley等人(2021)通过分析来自X射线望远镜NICER和XMM-牛顿的组合数据集。我们采用两种不同的高密度EOS参数化:分段多方(PP)模型和基于中子星(CS)的声速模型。在核密度下,这些与基于手征有效场论相互作用的中子物质微观计算有关。除了这颗重中子星的新NICER数据外,我们还分别研究了PSR J 0740 +6620的射电计时质量测量、双星中子星GW 190425和GW 170817的引力波事件以及后者的相关kilonova AT 2017 gfo的约束。结合PSR J 0030 +0451的NICER质量半径估计,我们发现1.4太阳质量的中子星的半径被限制在12.33^{+0.76}-0.81} km(PP模型)和12.18^{+0.56}-0.79} km(CS模型)的95%可信范围内。此外,我们探讨了不同的手征有效场论计算,并表明,新的NICER结果提供了严格的约束压力的中子星的物质在两倍饱和密度,这表明这些观察的权力,以约束致密的物质在中等密度的相互作用。
2021-06-13 astro-ph.HE astro-ph.SR nucl-ex
Systematic variation in the apparent burning area of thermonuclear bursts and its implication for neutron star radius measurement
对中子星半径的精确测量可以提供一个强有力的探测器,以探测核密度以外的冷物质的性质。从20世纪70年代末开始,有人提出可以从热核(I型)X射线爆发衰变部分的表观或推断发射面积获得半径。然而,该表观面积通常不是恒定的,这妨碍了源半径的可靠测量。在这里,我们报告的第一次之间的相关性的推断面积和突发属性的变化,测量样本中的近900个突发43个来源。我们发现,衰变过程中推断面积的变化率与爆发衰变持续时间呈负相关。Spearman秩相关检验表明,对于我们的整个样本,这种关系在<10^{-45}水平上是显著的,而对于625个没有光球半径膨胀的爆发,这种关系在7 × 10 ^{-37}水平上是显著的。这种关系对于表现出宽范围爆发持续时间的单个源(例如4U 1636-536和Aql X-1)也非常重要。我们认为,颜色因子的变化,它涉及的色温所造成的散射在中子星大气中的燃烧层的有效温度,可以解释的相关性。这反过来又意味着,在持续时间长和持续时间短的爆发之间,大气成分会有很大的变化。
2009-08-28 astro-ph.GA astro-ph.HE nucl-ex