Exploring Quasiparticle Excitation in a Multireference Many-Body Framework
(2025) PHYM01 20251Mathematical Physics
Department of Physics
- Abstract
- This thesis extends the novel model of reference [1] to enable the description of odd-even and odd-odd nuclei, as well as negative-parity states of even-even nuclei. The method employs quasi-particle blockings of Hartree-Fock-Bogoliubov states to represent states with an odd number of particles using states with an even number of particles. The Bloch–Messiah decomposition for odd nucleon states is implemented, and effective symmetry restoration is achieved through the use of projection operators. Furthermore, this work introduces multi-quasi-particle excitations based on wavefunctions with an odd number of particles to better capture collective and non-collective behaviours of the nuclei. The implementations are performed to create a... (More)
- This thesis extends the novel model of reference [1] to enable the description of odd-even and odd-odd nuclei, as well as negative-parity states of even-even nuclei. The method employs quasi-particle blockings of Hartree-Fock-Bogoliubov states to represent states with an odd number of particles using states with an even number of particles. The Bloch–Messiah decomposition for odd nucleon states is implemented, and effective symmetry restoration is achieved through the use of projection operators. Furthermore, this work introduces multi-quasi-particle excitations based on wavefunctions with an odd number of particles to better capture collective and non-collective behaviours of the nuclei. The implementations are performed to create a unified model, able to handle both even and odd mass nuclei. The implemented model is applied to the neighbouring isotopes of 24Mg, as well as the negative parity spectra of 24Mg for the first time. The model is further used to predict the positive and negative parity spectra of 33Mg. These calculations demonstrate the model’s capability to describe nuclear systems beyond the even–even case, offering a unified model to describe structural properties of nuclei across the nuclear chart. (Less)
- Popular Abstract (Swedish)
- En ny metod för energiberäkning av atomkärnor med ett udda antal partiklar
Att teoretiskt beskriva atomkärnor med ett udda antal nukleoner innebär svårigheter på grund av brutna symmetrier. I denna avhandling vidareutvecklas en modell som tar hänsyn till dessa brutna symmetrier och gör det möjligt att beskriva atomkärnor med ett udda antal partiklar.
All materia runt om oss består av atomer. I atomernas mitt finns den positivt laddade atomkärnan. Atomkärnan är ett kvantmekaniskt system uppbyggt av nukleoner, de positivt laddade protonerna och de neutrala neutronerna. Att systemet är kvantmekaniskt betyder att det kan beskrivas med hjälp av vågfunktioner som i sin tur beskriver atomkärnans egenskaper. En av atomkärnans egenskaper som är... (More) - En ny metod för energiberäkning av atomkärnor med ett udda antal partiklar
Att teoretiskt beskriva atomkärnor med ett udda antal nukleoner innebär svårigheter på grund av brutna symmetrier. I denna avhandling vidareutvecklas en modell som tar hänsyn till dessa brutna symmetrier och gör det möjligt att beskriva atomkärnor med ett udda antal partiklar.
All materia runt om oss består av atomer. I atomernas mitt finns den positivt laddade atomkärnan. Atomkärnan är ett kvantmekaniskt system uppbyggt av nukleoner, de positivt laddade protonerna och de neutrala neutronerna. Att systemet är kvantmekaniskt betyder att det kan beskrivas med hjälp av vågfunktioner som i sin tur beskriver atomkärnans egenskaper. En av atomkärnans egenskaper som är speciellt viktig för denna avhandlingen är dess masstal, det vill säga det totala antalet nukleoner i kärnan. Masstalet är jämnt, om både neutron- och protonantal är jämnt eller udda. Masstalet är udda om antingen proton- eller neutronantalet är udda.
På grund av att atomkärnan är ett system av många, samtidigt interagerande partiklar används flerkroppsmetoder för att teoretisk beskriva atomkärnans egenskaper, så som dess deformation och rotation. Interaktionen mellan nukleonerna är komplex och flera krafter spelar roll, så som Coulomb kraften och den starka kraften. En av de viktigaste interaktionerna i atomkärnan är den som på engelska kallas ”pairing”, vilken uppstår som en konsekvens av den starka kraften. Pairing eller parbildning betyder att protoner bildar par med protoner, och neutroner bildar par med neutroner. Om det är fallet att både proton och neutron antal är jämnt, kan alla nukleoner i kärnan bilda par. För att beskriva sådana atomkärnor används ofta en metod vid namn Hartree-Fock-Bogoliubov, vilken tar hänsyn till denna parbildning genom att introducera kvasipartiklar, partiklar som både är 1 och inte är en partikel samtidigt. Om det är fallet att antingen ett av eller både proton- och neutronantalet är udda kommer en eller flera nukleoner vara ”oparade”. För att beskriva ett sådant system behöver en formalism användas som fångar beteendet hos den eller dessa ”oparade” nukleonerna.
I denna avhandling introduceras en formalism för att beskriva sådana system med ett udda partikelantal, med målet att beräkna energinivåerna för dessa atomkärnor. Formalismen utgår från Hartree-Fock-Bogoliubov metoden, genom vilken vågfunktioner för atomkärnor med jämnt neutron- och protonantal beräknas. Vågfunktioner med ett udda antal protoner eller neutroner fås genom så kallade kvasipartikelexcitationer. En sådan excitation innebär att neutron- eller protonantalet ökas med ett, och blir därmed udda. I avhandlingen beräknades sedan energispektrumet för olika atomkärnor, där antingen ett av eller både neutron- och protonantalet var udda. Beräkningarna visade god överensstämmelse med experiment, och öppnar därmed upp för vidare utforskning av nukleära system med ett udda antal partiklar. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
http://lup.lub.lu.se/student-papers/record/9213304
- author
- Kronkvist, Erik LU
- supervisor
-
- Andrea Idini LU
- Gillis Carlsson LU
- organization
- course
- PHYM01 20251
- year
- 2025
- type
- H2 - Master's Degree (Two Years)
- subject
- keywords
- Nuclear physics
- language
- English
- id
- 9213304
- date added to LUP
- 2025-09-30 08:39:03
- date last changed
- 2025-09-30 08:39:03
@misc{9213304,
abstract = {{This thesis extends the novel model of reference [1] to enable the description of odd-even and odd-odd nuclei, as well as negative-parity states of even-even nuclei. The method employs quasi-particle blockings of Hartree-Fock-Bogoliubov states to represent states with an odd number of particles using states with an even number of particles. The Bloch–Messiah decomposition for odd nucleon states is implemented, and effective symmetry restoration is achieved through the use of projection operators. Furthermore, this work introduces multi-quasi-particle excitations based on wavefunctions with an odd number of particles to better capture collective and non-collective behaviours of the nuclei. The implementations are performed to create a unified model, able to handle both even and odd mass nuclei. The implemented model is applied to the neighbouring isotopes of 24Mg, as well as the negative parity spectra of 24Mg for the first time. The model is further used to predict the positive and negative parity spectra of 33Mg. These calculations demonstrate the model’s capability to describe nuclear systems beyond the even–even case, offering a unified model to describe structural properties of nuclei across the nuclear chart.}},
author = {{Kronkvist, Erik}},
language = {{eng}},
note = {{Student Paper}},
title = {{Exploring Quasiparticle Excitation in a Multireference Many-Body Framework}},
year = {{2025}},
}