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Nature of isomerism in exotic sulfur isotopes

中性子過剰硫黄同位体における核異性体の性質

宇都野 穣; 清水 則孝*; 大塚 孝治*; 吉田 亨*; 角田 佑介*

Utsuno, Yutaka; Shimizu, Noritaka*; Otsuka, Takaharu*; Yoshida, Toru*; Tsunoda, Yusuke*

通常の偶偶核では、$$0^+_1$$, $$2^+_1$$, $$4^+_1cdots$$状態が強い$$E2$$遷移で結ばれていることがよく知られている。最近、中性子過剰核$$^{44}$$Sの$$4^+_1$$状態が観測され、$$4^+_1$$から$$2^+_1$$への$$E2$$遷移が非常に抑制されているという新しい現象が見つかった。この論文では、その起源を理論的に解明した結果を報告する。この強く抑制された$$E2$$遷移は殻模型計算によって得られるが、殻模型の多体波動関数は非常に複雑なため、$$E2$$遷移の抑制が起こる起源がこれまで理解されてこなかった。ここでは、角運動量射影後の変分法によって物体固定座標系における多体波動関数を得るという新規な手法を導入した。その波動関数を解析した結果、$$0^+_1$$, $$2^+_1$$では$$K$$量子数(物体固定座標系における角運動量の第3軸成分)が0となる通常の回転状態が主であるのに対し、$$4^+$$については$$K=4$$が主の状態が$$K=0$$が主の状態よりも低いエネルギーに出現し、それによって$$E2$$遷移が抑制されることがわかった。この解釈は$$^{43}$$Sの励起スペクトルも説明可能なことから妥当性が高い。これは、$$K$$核異性体の一種であり、これまで発見されたもので最も軽い核で出現するものである。

In usual even-even nuclei, $$0^+_1$$, $$2^+_1$$, $$4^+_1cdots$$ states are known to be connected via strong $$E2$$ transitions. The recently observed $$4^+_1$$ state in the neutron-rich nucleus $$^{44}$$S has a strongly hindered $$E2$$ transition to the $$4^+_1$$ state. We report the origin of this strong hindrance in this paper. While shell-model calculations reproduce the hindrance, their many-body wave functions are too complicated for one to understand the nature. In this study, we introduce a novel method to obtain wave functions in the intrinsic frame by performing the variation after angular-momentum projection. The $$0^+_1$$, $$2^+_1$$ states are dominated by the usual $$K=0$$ state, whereas for the $$4+$$ level the $$K=4$$ state is lower than $$K=0$$ state, which causes the $$E2$$ hindrance. We also account for similar $$E2$$ hindrance in $$^{43}$$S in this framework. The $$4^+$$ level is the lightest-mass high-$$K$$ isomer ever found.

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パーセンタイル:13.85

分野:Physics, Multidisciplinary

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