文摘

综合分析的核矩阵的结构元素(nm)近年双负β()衰变执行地面和第一激发态的贡献多极州中间的核转换。我们专注于转换的光(l-NMEs)马约喇纳中微子。作为核模型,我们使用proton-neutron准粒子随机相位近似(pnQRPA)和一个现实的基于波恩one-boson-exchange two-nucleon交互矩阵。在计算我们包括适当的短程相关性、核子形式因素,高阶核的弱电流,恢复同位旋对称性isoscalar-isovector分解的粒子与粒子之间的proton-neutron交互参数。

1。介绍

中微子振荡实验感谢人们对中微子的基本性质有关它的混合和方质量差异。不知道是绝对质量规模、相关质量层次结构和基本性质(狄拉克或马约喇纳)的中微子。这可以通过分析研究近年双β()衰变的原子核(1- - - - - -4通过分析参与核矩阵的元素(nm)。的衰变进行虚拟转换通过所有多极的州在中间核,总角动量和中间状态的平价。大多数现在的兴趣集中在双负β变体(衰变)衰减由于其相对较大的衰变能量(值)和自然abundancies。

在这个工作我们专注于分析中间的贡献衰变的ground-state-to-ground-state和ground-state-to-excited-state转换核系统实验的兴趣。我们关注光马约喇纳中微子介导转换通过考虑合适的短程核子核子相关性(5)和贡献产生的感应电流和有限的核子的大小6]。最近有几个核模型用于计算衰变nm(见,例如,[的广泛讨论3,7- - - - - -11])。然而,唯一的模型,该模型避免了关闭近似和保留的贡献个人中间状态是proton-neutron准粒子随机相位近似(pnQRPA) [7,12- - - - - -14]。

一些pnQRPA中的中间状态的贡献的分析方法(已经完成了12,13,15,16和最近很广泛17]。在[17)一个中间多极分解是衰减的^76年通用电气、^82年,^96年锆、^{One hundred.}密苏里州,^110年帕金森病,^116年Cd,^124年锡、^128130年Te,^136年Xe原子核基态的各自的女儿。在本文中,我们扩展的分析17)的详细审查中间贡献上述原子核的衰变nm。我们也扩展的范围(17通过考虑转换到第一个)激发态除了ground-state-to-ground-state转换。

2。理论背景

在本节中,一个非常简短的介绍当前计算的计算框架。目前分析ground-state-to-ground-state衰变是基于计算完成的(17]。细节考虑到激发态衰变在以后的出版。这里我们假设通过光衰减收益马约喇纳中微子,这样逆半衰期可以写成 在哪里是一个相空间因素的最终状态轻子这里定义没有轴矢量耦合常数。的数量表示中微子有效质量和描述了物理标准模型之外的17]。的数量光微中子核矩阵元素(l-NME)。核矩阵元素可以分解为伽莫夫泰勒(GT)、费米(F),和张量(T)的贡献 在哪里是矢量耦合常数。

每一个纳米= GT, F, T (2)可以分解的中间多极的贡献作为 反过来,每个多极贡献是分解的两粒子跃迁矩阵元素和一个身体过渡密度 在哪里和对于一个给定的多极不同pnQRPA标签解决方案和指数表示质子和中子单粒子量子数。运营商两粒子内部矩阵元素包含光马约喇纳中微子中微子势,两粒子运营商的不同特征= GT, F, T和一个函数考虑两者之间的短程相关性(SRC)的母核的中子衰变(17]。最后一个状态,,可以是基态、激发态子核,两者之间的重叠系数一个身体密度有助于连接相应的中间过渡国家新兴pnQRPA计算的母亲和女儿细胞核。

如前所述,我们的计算包含适当的短程相关器,核子形式因素,高阶核的弱电流。此外,我们分解粒子与粒子之间的proton-neutron交互强度参数pnQRPA到isoscalar ()和等矢量(独立)组件并调整这些组件中描述(17:等矢量组件是固定的,这样的NME two-neutrino双β衰变()消失和同位旋对称性的恢复和衰变。反过来,isoscalar组件是固定的,这样测量的半衰期衰减是复制。结果这两个组件的值表我的所示17]。的细节选择价空间和其他哈密顿参数的确定提出了在17]。我们进一步的注意,在17)两套NME计算,相关的值轴矢量耦合进行:首先,淬火的价值= 1.00,然后与裸露的价值= 1.26。在这两个计算的价值是固定的。哈密顿参数调整后通过使用实验数据,上述简单和更彻底地(17]。

3所示。结果与讨论

在本节中,我们讨论和我们的计算结果。遵循从上到下的结果的表述方法。首先我们分析了多极分解和矩阵元素的总累计金额。从这些我们可以提取最重要的多极组件和能源地区导致了海里。这之后我们继续和解剖最重要的多极组件来自不同个体的贡献中间核。在这些计算我们使用一个保守淬火轴矢量耦合的价值;我们使用pnQRPA参数与第一组计算的(17]的部分来解释2。

已经有很多讨论正确的值在和最近衰变。这是因为大部分的理论半衰期不确定性有关当前价值的模糊性。在[9淬火的研究的框架IBM-2和交互壳模型(ISM)。有效的值是参数化(IBM-2)和(ISM)。这些参数化是通过模型计算结果与实验数据进行比较衰变。进行了进一步的研究框架内的pnQRPA通过使用可用的伽莫夫泰勒β衰变衰变数据在多个出版物(见[18),在其中的引用)。淬火的系统研究在执行对伽莫夫泰勒β衰变18]。即使是淬火spin-dipole有关州研究[19]。而β衰变与小动量转移衰变是低能,衰变涉及大动量转移,从而激活高能和high-multipolarity中间状态。更高的动量转移的有效可以momentum-dependent [20.),可以以不同的方式影响不同的多极。目前不存在已知的配方如何确定的价值近年双β衰变,这就是为什么我们选择在目前的研究工作适度灭的价值= 1.00,认为是相同的所有中间多极。然而,我们将研究的影响改变的价值在部分中间状态的特征的贡献3.3。

3.1。Ground-State-to-Ground-State转换

让我们首先考虑到ground-state-to-ground-state衰减由光中微子交换。在数据1(一)和1 (b)我们已经出了多极分解(3l-NMEs对应的)和136年核系统。对于大多数核被认为是在这个工作,领导多极组件。这是核的情况下也^96年Zr如图1(一)。海里最重要的贡献来自于最低多极组件。它也可以观察到的形状总体多极分布对重核时被夷为平地。这可以被比较的分布^96年Zr的分布^136年Xe显示在图1 (b)。

核可以分为不同的类型根据累积NME分布的形状。为通过光转换中微子交换,我们可以区分四种类型的核。1型:核属于这种类型^76年通用电气、^82年,^96年锆、和^128年Te。这种类型的代表,^76年通用电气,呈现在图2(一个)。特征的累积和分布属于1型强的价值下降NME发生12到17兆电子伏。这滴NME浸透后不久我们可以看到从面板(a)。2型:核属于这种类型^{One hundred.}密苏里州和^110年Pd。这种类型的代表,^110年Pd,呈现在图2 (b)。这种类型的特征是大增强,几乎立即取消这种增强大约10兆电子伏。这产生一个特殊结构的累积和分布可以看到从面板(b)。3型:核属于3型^116年Cd,^124年Sn,^130年Te。3是由类型^124年Sn,如图2 (c)。这种类型的特征是,既不发生大幅取消NME 12 - 17兆电子伏,1型,也不是像结构10兆电子伏左右,如2型。NME,而价值增加或多或少地顺利最高价值然后顺利浸透到其最终价值大约20个兆电子伏。类型4:type 4是特殊的在某种意义上,它包括只有一个细胞核,^136年Xe。累积NME的总和^136年Xe图所示2 (d)。4类型的特征是能量最低的地区,大约在0和1.5兆电子伏之间,几乎没有什么有助于NME可以注意到的值从面板(d)。

使用多极分解,提取最重要的多极组件导致光中微子介导ground-state-to-ground-state衰变。这些最重要的组件可以分为贡献来自不同的能量水平中间核。这些贡献是收集到表1为系统,为表2为系统和成表3为系统。我们看到的表通常非常小的州最大收集给定的纳米多极贡献的一部分。也在某些情况下显著的贡献来自激发能量高,远高于10兆电子伏,喜欢的贡献了几乎所有的原子核,的贡献^76年通用电气、^82年,^110年帕金森病,^116年光盘,^124年锡、的贡献^130年Te和^136年Xe和的贡献^124年Sn。

我们注意到一个国家的主导地位模式在核^76年通用电气、^82年Se,^96年Zr型。在[19]分析独特的第一个禁止单身在大规模地区ground-state-to-ground-state过渡是执行。发现一个强大的重正化轴矢量单矩阵元素是需要能够解释实验过渡率。当时推测,同样的也会出现在产生影响nm。这可能有很大的影响过渡率的重要贡献多极的nm。

表中列出的中间状态的能量1,2,3(还有那些表4和5过渡到激发态)源自pnQRPA计算。通常pnQRPA不能繁殖水平结构的细节中发现的所有中间奇-奇的核被认为是在这个工作。这是由于奇-奇的核的一般特征:极高的态密度甚至在低能量。这种高密度的核国家成为问题,不仅pnQRPA,但其他核多体的方法,包括核壳模型。这样做的原因是,即使小扰动双体交互矩阵元素往往改变水平随机的顺序。因为这个原因的光谱奇-奇的中间核并不是一个很好的衡量计算的可靠性,但相反,更好的方法是调整模型参数,这样过渡的一些其他已知的过程,例如,单一的或衰变,也可以复制的理论,这是我们的哲学,在这个工作。

3.2。Ground-State-to-Excited-State衰变

那么让我们来考虑转换由光中微子交换。在数据3(一个)和3 (b)我们已经出了多极l-NMEs对应的分解和96年核系统。激发态的多极分布转换大大不同于极化子对应转换。通常只有几个多极,和,这给纳米迄今为止最大的贡献。在这个意义上的激发态转换比极化子更简单的转换。典型的例子是核^76年通用电气,显示在图3(一个)。一个核偏离这一趋势^96年Zr呈现在图3 (b)。多极分布类似于更极化子衰变所示的数据1(一)和1 (b)。这些不同的行为可以追溯到one-phonon最后的结构激发态的核^96年密苏里州。最终状态,这项工作被建模为one-phonon基本QRPA励磁的女儿核^96年密苏里州和^116年Sn。剩下的最后的状态被建模为two-quadrupole-phonon状态。核^96年Zr以来是个特例州^96年密苏里州的激发能相对较低,因此拥有相当强大的集体特性。这就是为什么激发态跃迁多极分布广泛,大大增强。

我们可以通过考虑核划分成不同的组总累积和分布的形状。为通过光转换中微子交换,我们可以区分两种类型的核。1型:核属于1型^76年通用电气、^82年,^124年锡、^130年Te,^136年Xe。这种类型的典型例子,^76年通用电气、^82年Se,^136年Xe如图4(一),4 (b),4 (d)。这种类型的特征是存在只有几个能量状态给最总矩阵元素的生产staircase-like结构板。例如,对于^76年通用电气似乎只有五个这样的能量状态。2型:核属于这种类型^96年锆、^{One hundred.}密苏里州,^110年帕金森病,^116年这种类型的Cd。典型的例子^96年Zr和^116年Cd如图4 (c)和4 (e)。2型的特征是大量的中间状态给纳米重要贡献。在的情况下^116年Cd,面板(e),大约50%的总NME来自转换通过中间核的基态。区间上的均匀分布,而其他50% 0-20兆电子伏。

利用多极分解,我们提取最重要的多极组件导致光中微子介导衰减转换。这些最重要的组件是又分为贡献来自不同的能量水平中间核。这些贡献是收集到表4为系统和成表5为系统。我们注意到,通常只有几个中间状态给占主导地位的多极的最大贡献和。极端的例子是细胞核^116年Cd的主要中间基态为总数的81%的力量。结合这一事实是迄今为止最大的多极组件,我们得到一个相当好的近似总NME通过只考虑单个虚拟过渡通过中间的基态核^116年在。至于ground-state-to-ground-state衰变在某些情况下显著的贡献来自激发能量高,远高于10兆电子伏。如果有高能的贡献多极核,和的情况下和多极的^130年Te和^136年Xe。

3.3。的影响在中间状态的贡献

正如前面所提到的,我们在这项工作中使用的淬火值轴矢量耦合。接下来我们将简要地看看我们的结果将改变如果我们增加的价值从淬火值1.00至1.26的价值。这种放大的轴向耦合强度的影响在海里是显示在图5我们出了多极核分解吗^76年通用电气和^82年Se计算轴向耦合的两个值和。在ground-state-to-ground-state衰变,多极变化比较快,当轴向耦合从1.00增加到1.26。发生这种情况主要是由于改变的参数(为每个值,参数调整的方式来衡量吗率是复制)。的多极的价值贡献非常敏感。从数据我们可以看到5(一个)和5 (b),对于的组件之间的五个最重要的多极,而为它不是。一些更高的多极也有所改变,但不是如此之快。Ground-state-to-excited-state转换主要通过和多极频道。我们看到的数据5 (c)和5 (d)增加的价值影响主要是组件。

图6显示的总累积和分布ground-state-to-ground-state原子核的衰变^{One hundred.}密苏里州和^116年Cd(面板(a)和(b)),以及ground-state-to-excited-state原子核的衰变^82年Se和^96年锆(面板(c)和(d))。轴向耦合值和被采用。我们注意到从数据向下增加轴向耦合强度的变化分布。特别是能源的部分。尽管如此,累积和分布的总体形状不改变,相同的核分类成不同类别根据其累积分布的形状似乎也同样大的值。

4所示。结论

在本文中,我们扩展我们的以前的工作17)ground-state-to-ground-state衰减转换。在目前的工作我们集中研究中间贡献纳米光中微子介导衰变。我们已经计算了中间状态的多极分解nm和提取最重要的多极组件。累计金额计算纳米调查重要的能源导致的区域转换。最后,最重要的是多极组件分为贡献来自虚拟过渡的各州中间核。一个广泛的制表的这些重要的中间状态有细胞核认为本文。

我们所做的这些计算通过使用实际的双体交互和单粒子基地。所有适当的短程相关性,核子形式因素,高阶核的弱电流都包含在我们现在的结果。

我们在计算中发现,经常存在只有少数相关的中间状态,收集的大部分对应于给定的多极力量。我们还发现存在一个国家重要的主导地位组件与核的基态衰减^76年通用电气、^82年Se和也许也^96年Zr型。

相互竞争的利益

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项工作已经部分支持的芬兰科学院在芬兰卓越中心计划2012 - 2017 (JYFL核和加速器项目)。