Davaadorj Bayansan, Dissertation, Fachbereich Physik der Universität Hamburg, 2004 :

"Nucleon-Nucleon potential using Dirac constraint dynamics"



Schlagwörter: Nucleon-Nucleon-Interaction
PACS :13.75.Cs, 21.30.-x, 24.10.Ht, 25.40-h
Volltext
Summary

Kurzfassung

Es wird ein relativistisches Potentialkonzept für die Beschreibung der Nukleon- Nukleon (NN) Wechselwirkung und Streuung im Energiebereich 0 < TLab < 3 GeV verfolgt. Paradigmatisch, NN Potentiale der Kernphysik bewähren sich für nukleare Vielteilchen Probleme wenn die experimentellen NN Daten damit bestens beschrieben werden. Mittelenergetische NN Streuung sieht, neben den nukleonischen Freiheitgraden der mittel und lang reichweitigen Wechselwirkung, die Quark-Gluon Freiheitsgrade (QCD) in Verbindung mit Mesonproduktion und Hadron Anregungen. Die genaue Zuweisung und Parametrisierung der Wechselwirkungen, zur jeweils dominierenden radial abhängigen Dynamik, ist das Thema dieser Dissertation. Es werden, um der Poincaré Invarianz Rechnung zu tragen, zwei gekoppelte Dirac Gleichungen durch Instant Form Dynamics eingeschränkt. Eine ausführliche Zusamenenstellung der theoretischen und mathematischen Mittel, wesentlich basierend auf den Arbeiten von Crater und Van Alstine, umfasst einen großen Teil der Arbeit. Die Vereinfachung der gekoppelten Dirac Gleichungen in eine Art stationäre Schrödinger Gleichungen wird ausgeführt. Als Ergebnis dieser Reduktion erhält man einen Satz gekoppelter radialer Schrödinger Gleichungen mit explizite energieabhängigen Potentialen. Die Potentiale entsprechen Ausdrücken von komplexen Funktionen und deren Ableitungen. Es wurde eine umfangreiche Numerik entwickelt um die neuesten Neutron-Proton und Proton- Proton Phasenverschiebungen, GWU/SAID-2003, nach Partialwellen entwickelt, für Energien zwischen 0 und 3 GeV zu parametrisieren und berechnen. Dazu zählt auch das Deuteron. Das Wechselwirkungsmodell wird durch π,ρ, ω and σ Austausch geleitet und deren Kopplungskonstanten werden angepasst. Dies liefert im ersten Schritt einen guten Fit der Arndtschen Phasen zwischen 0 und 300 MeV. Es zeigen die Potentiale, unabhängig vom Drehimpuls, ein repulsives Core-Potential mit Eigenschaften, das von Teilchenmassen und der relativistischen Behandlung des Problems bestimmt wird. Durch ein optisches Potential (OMP) erweitert, werden die Rechnungen von 300 MeV bis 3 GeV fortgesetzt. Damit wird die QCD dominierte kurzreichweitige Zone, mit innerer Nukleon- Anregung und Meson-Produktion, durch ein komplexes Potential im Ortsraum beschrieben. Das optische Potential, als innere Fortsetzung zum Dirac Potential des Mesonaustausches wo r > 0.5 fm, liefert für die Partialwellen sehr einfach eine Anpassung von Theorie und Daten. Die optischen Potentiale subsummieren die komplexe kurzlebige QCD Anregungstruktur in glatte Energieabhängigkeiten. Es zeigt sich ein konsistentes Bild wenn die Nukleonen, als separate Cluster, Anregungen und Meson-Produktion durchlaufen und die Bildung eines einzigen Dibaryon Clusters nicht dominiert. Für zukünftige Arbeiten wird vorgeschlagen den Teil des phänomenologischen OMP durch ein mikroskopisches OMP zu ersetzen und Doppelanregungen von Δ(3,3) und anderen Paaren explizite zu koppeln.

Titel

Kurzfassung

Summary

The relativistic potential concept is fostered for the description of nucleon-nucleon (NN) interactions and scattering for energies 0 < TLab < 3GeV. It proves useful to confirm and predict nuclear properties and reactions with the implicit knowledge having the best possible agreement with experimental NN data. Medium energy NN scattering, as is accepted for low energy nuclear physics in general, is determined from proton, nucleon and meson degrees of freedom in the long range soft interaction sector, the quark gluon degrees of freedom govern the short distance hard processes. The identification and parameterization, of the combined long and short range NN domains, is the topic of this thesis. The formalism for two coupled Dirac equations, within constraint instant form dynamics, is used to study the NN interaction. The comprehensive review, of the important theoretical tools and associated mathematics, rests essentially on the work of Crater and Van Alstine. The reduction of the coupled Dirac equations into Schrödinger type equations is given. Explicitly energy dependent coupled channel potentials, for use in partial wave Schrödinger like equations, with nonlinear and complicated derivative terms, result. We developed the necessary numerics and study np and pp scattering phase shifts for energies 0 to 3 GeV and the deuteron bound state. The interactions are inspired by meson exchange of π,ρ, ω and σ mesons for which we adjust coupling constants. This yields, in the first instant, high quality fits to the Arndt phase shifts 0 to 300 MeV. Second, the potentials show a universal, independent from angular momentum, core potential which is generated with the relativistic meson exchange dynamics. Extrapolations towards higher energies, up to TLab equal 3 GeV, allow to separate a QCD dominated short range zone as well as inelastic nucleon excitation mechanism contributing to meson production. A local or nonlocal optical model, in addition to the meson exchange Dirac potential, produces agreement between theoretical and phase shifts data. The optical model potentials reflect a short lived complex multi hadronic intermediate structure formation of which the optical model parameters give a consistent picture. For future work, the here presented phenomenological access encourages a more microscopic and detailed use of QCD, including explicit Δ(3,3) pair formation and some obviously predominant other pair mechanism.