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The authors thank J. Ripoche for having numerically identified the lower bound on the particle-number variance for open-shell systems and for pointing it out to them and W. Ryssens for useful discussions. This project is supported by the European Union's Horizon 2020 research and innovation programme under the Marie Sklodowska-Curie Grant Agreement No. 839847, the Max Planck Society and the Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, German Research Foundation) -Project-ID 279384907 -SFB 1245. The authors thank Heiko Hergert for sharing his spherical HFB code and Robert Roth for providing them with the interaction matrix elements.

Análisis de autorías institucional

Bally, BAutor o Coautor

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30 de noviembre de 2020
Publicaciones
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Artículo

Zero-pairing limit of Hartree-Fock-Bogoliubov reference states

Publicado en:PHYSICAL REVIEW C. 102 (5): 054320- - 2020-11-13 102(5), DOI: 10.1103/PhysRevC.102.054320

Autores: Duguet, T.; Bally, B.; Tichai, A.;

Afiliaciones

‎ GSI Helmholtzzentrum Schwerionenforsch GmbH, ExtreMe Matter Inst EMMI, D-64291 Darmstadt, Germany - Autor o Coautor
‎ Katholieke Univ Leuven, Inst Voor Kern Stralingsfys, B-3001 Leuven, Belgium - Autor o Coautor
‎ Max Planck Inst Kernphys, D-69117 Heidelberg, Germany - Autor o Coautor
‎ Tech Univ Darmstadt, Inst Kernphys, D-64289 Darmstadt, Germany - Autor o Coautor
‎ Univ Autonoma Madrid, Dept Fis Teor, E-28049 Madrid, Spain - Autor o Coautor
‎ Univ Paris Saclay, CEA, IRFU, F-91191 Gif Sur Yvette, France - Autor o Coautor
‎ Univ Paris Saclay, Dept Phys Nucl, IRFU, ESNT,CEA Saclay,DRF, F-91191 Gif Sur Yvette, France - Autor o Coautor
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Resumen

Background: The variational Hartree-Fock-Bogoliubov (HFB) mean-field theory is the starting point of various (ab initio) many-body methods dedicated to superfluid systems. In this context, pairing correlations may be driven towards zero either on purpose via HFB calculations constrained on, e.g., the particle-number variance or simply because internucleon interactions cannot sustain pairing correlations in the first place in, e.g., closed-shell systems. While taking this limit constitutes a text-book problem when the system is of closed-shell character, it is typically, although wrongly, thought to be ill-defined whenever the naive filling of single-particle levels corresponds to an open-shell system.Purpose: The present work demonstrates that the zero-pairing limit of an HFB state is well-defined independently of the average particle number A it is constrained to. Still, the nature of the limit state is shown to depend on the regime, i.e., on whether the nucleus characterizes as a closed-shell or an open-shell system when taking the limit. Finally, the consequences of the zero-pairing limit on Bogoliubov many-body perturbation theory (BMBPT) calculations performed on top of the HFB reference state are illustrated.Methods: The zero-pairing limit of a HFB state constrained to carry an arbitrary (integer) number of particles A on average is worked out analytically and realized numerically using a two-nucleon interaction derived within the frame of chiral effective field theory.Results: The zero-pairing limit of the HFB state is mathematically well-defined, independently of the closed-or open-shell character of the system in the limit. Still, the nature of the limit state strongly depends on the underlying shell structure and on the associated naive filling reached in the zero-pairing limit for the particle number A of interest. First, the textbook situation is recovered for closed-shell systems, i.e., the limit state is reached for a finite value of the pairing strength (the well-known BardeenCooperSchrieffer (BCS) collapse) and takes the form of a single Slater determinant displaying (i) zero pairing energy, (ii) nondegenerate elementary excitations, and (iii) zero particle-number variance. Contrarily, a nonstandard situation is obtained for open-shell systems, i.e., the limit state is only reached for a zero value of the pairing interaction (no BCS collapse) and takes the form of a specific finite linear combination of Slater determinants displaying (a) a nonzero pairing energy, (b) degenerate elementary excitations, and (c) a nonzero particle-number variance for which an analytical formula is derived. This nonzero particle-number variance acts as a lower bound that depends in a specific way on the number of valence nucleons and on the degeneracy of the valence shell. All these findings are confirmed and illustrated numerically. Last but not least, BMBPT calculations of closed-shell (open-shell) nuclei are shown to be well-defined (ill-defined) in the zero-pairing limit.Conclusions: While HFB theory has been intensively scrutinized formally and numerically over the last decades, it still uncovers unknown and somewhat unexpected features. In the present paper, the zero-pairing limit of a HFB state carrying an arbitrary number of particles has been worked out and shown to lead to drastic differences and consequences depending on the closed-shell or open-shell nature of the system in that limit. From a general perspective, the present analysis demonstrates that HFB theory does not reduce to HF theory when the pairing field is driven to zero in the HFB Hamiltonian matrix.

Palabras clave

Astronomia / físicaBiotecnologíaEngenharias iiiEngenharias ivGeociênciasInterdisciplinarNuclear and high energy physicsPhysics, nuclearQuímica

Indicios de calidad

Impacto bibliométrico. Análisis de la aportación y canal de difusión

El trabajo ha sido publicado en la revista PHYSICAL REVIEW C debido a la progresión y el buen impacto que ha alcanzado en los últimos años, según la agencia Scopus (SJR), se ha convertido en una referencia en su campo. En el año de publicación del trabajo, 2020, se encontraba en la posición , consiguiendo con ello situarse como revista Q1 (Primer Cuartil), en la categoría Nuclear and High Energy Physics. Destacable, igualmente, el hecho de que la Revista está posicionada por encima del Percentil 90.

Desde una perspectiva relativa, y atendiendo al indicador del impacto normalizado calculado a partir del Field Citation Ratio (FCR) de la fuente Dimensions, arroja un valor de: 6.06, lo que indica que, de manera comparada con trabajos en la misma disciplina y en el mismo año de publicación, lo ubica como trabajo citado por encima de la media. (fuente consultada: Dimensions Jul 2025)

De manera concreta y atendiendo a las diferentes agencias de indexación, el trabajo ha acumulado, hasta la fecha 2025-07-18, el siguiente número de citas:

  • WoS: 5
  • Scopus: 8

Impacto y visibilidad social

Desde la dimensión de Influencia o adopción social, y tomando como base las métricas asociadas a las menciones e interacciones proporcionadas por agencias especializadas en el cálculo de las denominadas “Métricas Alternativas o Sociales”, podemos destacar a fecha 2025-07-18:

  • El uso, desde el ámbito académico evidenciado por el indicador de la agencia Altmetric referido como agregaciones realizadas por el gestor bibliográfico personal Mendeley, nos da un total de: 5.
  • La utilización de esta aportación en marcadores, bifurcaciones de código, añadidos a listas de favoritos para una lectura recurrente, así como visualizaciones generales, indica que alguien está usando la publicación como base de su trabajo actual. Esto puede ser un indicador destacado de futuras citas más formales y académicas. Tal afirmación es avalada por el resultado del indicador “Capture” que arroja un total de: 5 (PlumX).

Con una intencionalidad más de divulgación y orientada a audiencias más generales podemos observar otras puntuaciones más globales como:

  • El Score total de Altmetric: 0.5.
  • El número de menciones en la red social X (antes Twitter): 2 (Altmetric).

Es fundamental presentar evidencias que respalden la plena alineación con los principios y directrices institucionales en torno a la Ciencia Abierta y la Conservación y Difusión del Patrimonio Intelectual. Un claro ejemplo de ello es:

  • El trabajo se ha enviado a una revista cuya política editorial permite la publicación en abierto Open Access.
  • Asignación de un Handle/URN como identificador dentro del Depósito en el Repositorio Institucional: https://repositorio.uam.es/handle/10486/703694

Análisis de liderazgo de los autores institucionales

Este trabajo se ha realizado con colaboración internacional, concretamente con investigadores de: Belgium; France; Germany.