微視的反応・構造理論による不安定核構造の系統的解明

• Project/Area Number: 13J04319
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理(理論)
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 渡邉 慎 九州大学, 理学府, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000); Fiscal Year 2015: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2014: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2013: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: 原子核反応 / 原子核構造 / 不安定核 / 反応断面積 / 中性子過剰核 / 中性子ハロー / 畳み込み模型 / 反対称化分子動力学 / 変形 / ハロー構造 / 反対称化分子動力学法 / 平均場模型

Outline of Annual Research Achievements

近年の実験技術の飛躍的進歩によって、安定線から遠く離れた不安定核の実験が可能となった。これを受け、陽子数(Z)が10～12, 中性子数(N)が20～22程度の「逆転の島」と呼ばれる領域が改めて注目を集めている。本研究では、全反応断面積の理論的解析を通して、「逆転の島」領域をまたぐ原子核であるMg同位体（Z=12）の核構造を解明することを目的とした。解析には反対称化分子動力学法(AMD)によって構築される核密度と二重畳み込み模型で計算される光学ポテンシャルを用いる。この手法は核構造に仮定を置かない微視的な理論である。この理論をMg同位体の全反応断面積の計算に適用し、それが実験データをよく再現することを確認した。この理論を以て、Mg同位体の基底状態の構造（スピン・パリティ、変形度、核半径、束縛エネルギー）を推定した。その後、これまでに解析されたNeの結果を合わせることで「逆転の島」領域を俯瞰した。MgとNeのどちらに対してもN=19から変形度が急増しており、ここを「逆転の島」の入口と断定した。さらにMg同位体においては、巨大な変形が40Mg(N=28)まで続いていることを結論付けた。
今後、より重い領域の原子核にも本理論を適用すべきだが、ここで用いたAMDは核子数が50程度までの原子核に計算が限られため、別の理論との接続を行う必要がある。今後、本研究では微視的平均場理論のHartree-Fock-Bogoliubov(HFB)を採用する。HFBをMg同位体の計算に適用したところ、AMD計算から得られた基底状態の結果をよく再現し、さらに、励起状態のエネルギーE(2+), E(4+)や遷移確率B(E2)の実験データともよく整合した。まだ準備段階ではあるが、重い領域の原子核の全反応断面積の解析をするための準備が整いつつある。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Four- and three-body channel coupling effects on 6Li elastic scattering with CDCC (2016)
  • Author(s): S. Watanabe, T. Matsumoto, K. Ogata, and M. Yahiro
  • Journal Title: EPJ Web of Conferences Volume: 113 Pages: 06007-06007
  • DOI: 10.1051/epjconf/201611306007
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Four-body dynamics in 6Li elastic scattering (2015)
  • Author(s): Shin Watanabe, Takuma Matsumoto, Kazuyuki Ogata, Masanobu Yahiro
  • Journal Title: Phys.Rev. C Volume: 92 Issue: 4 Pages: 044611-044611
  • DOI: 10.1103/physrevc.92.044611
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Ground-State Properties of Mg Isotopes in and Beyond the Island of Inversion through Reaction Cross Sections (2015)
  • Author(s): S. Watanabe, K. Minomo, M. Shimada, S. Tagami, M. Kimura, M. Takechi, M. Fukuda, D. Nishimura, T. Suzuki, T. Matsumoto, Y. R. Shimizu, and M. Yahiro
  • Journal Title: JPS Conference Proceedings Volume: 6
  • DOI: 10.7566/jpscp.6.020024
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Evidence of halo structure in 37Mg observed via reaction cross sections and intruder orbitals beyond the island of inversion (2014)
  • Author(s): M. Takechi, S. Suzuki, D. Nishimura, M. Fukuda, T. Ohtsubo, M. Nagashima, T. Suzuki, T. Yamaguchi, A. Ozawa, T. Moriguchi, H. Ohishi, T. Sumikama, H. Geissel, N. Aoi, Rui-Jiu Chen, De-Qing Fang, N. Fukuda, S. Fukuoka, H. Furuki, N. Inabe et al.
  • Journal Title: Physical Review C Volume: 90 Issue: 6
  • DOI: 10.1103/physrevc.90.061305
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Ground-state properties of neutron-rich Mg isotopes (2014)
  • Author(s): S. Watanabe, K. Minomo, M. Shimada, S. Tagami, M. Kimura, M. Takechi, M. Fukuda, D. Nishimura, T. Suzuki, T. Matsumoto, Y. R. Shimizu, and M. Yahiro
  • Journal Title: Physical Review C Volume: 89 Issue: 4 Pages: 044610-044610
  • DOI: 10.1103/physrevc.89.044610
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Breakup dynamics in 6Li elastic scattering with four-body and three-body CDCC (2014)
  • Author(s): S. Watanabe, T. Matsumoto, K. Minomo, K. Ogata, and M. Yahiro
  • Journal Title: Journal of Physics: Conference Series Volume: 569 Pages: 1-4
  • DOI: 10.1088/1742-6596/569/1/012048
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] New candidate for deformed halo nucleus in Mg isotopes through analysis of reaction cross sections (2014)
  • Author(s): S. Watanabe, K. Minomo, S. Tagami, M. Shimada, M. Kimura, M. Takechi, M. Fukuda, D. Nishimurra, T. Suzuki, T. Matsumoto, Y. R. Shimizu, and M. Yahiro
  • Journal Title: EPJ Web of Conferences Vol. 66 (2014) Volume: 66 Pages: 03095-03095
  • DOI: 10.1051/epjconf/20146603095
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ハロー性を定量化するパラメータの提案とその普遍的性質の解明 (2016)
  • Author(s): 渡邉慎, 八尋正信, 豊川将一, 松本琢磨
  • Organizer: 日本物理学会年次大会
  • Place of Presentation: 東北学院大学
  • Year and Date: 2016-03-21
• [Presentation] Island of Inversion を超える領域の反応断面積と核構造 (2016)
  • Author(s): 渡邉慎
  • Organizer: [RIBF-ULIC-miniWS-034] Measurements of Reaction & Charge Changing Cross Sections for Ni Isotopes and Related Topics
  • Place of Presentation: 理化学研究所
  • Year and Date: 2016-03-11
• [Presentation] 4体CDCCにおける分解チャネルの分離 (2015)
  • Author(s): 渡邉慎, 松本琢磨, 緒方一介, 八尋正信
  • Organizer: 日本物理学会秋季大会
  • Place of Presentation: 大阪市立大学
  • Year and Date: 2015-09-27
• [Presentation] Four- and three-body channel coupling effects on 6Li elastic scattering (2015)
  • Author(s): S. Watanabe, T. Matsumoto, K. Minomo, K. Ogata, and M. Yahiro
  • Organizer: 21st International Conference on Few-Body Problems in Physics (FB21)
  • Place of Presentation: Crowne Plaza Chicago Metro Downtown Hotel (Chicago, USA)
  • Year and Date: 2015-05-19
• [Presentation] 6Li弾性散乱における4体分解反応及び3体分解反応の比較 (2015)
  • Author(s): 渡邉慎, 松本琢磨, 蓑茂工将, 緒方一介, 八尋正信
  • Organizer: 日本物理学会年次大会
  • Place of Presentation: 早稲田大学、東京都新宿区
  • Year and Date: 2015-03-21
• [Presentation] Na同位体の反応計算の現状と見通し (2015)
  • Author(s): 渡邉慎
  • Organizer: [RIBF-ULIC-miniWS-033] Plan for Ni Reaction Cross Section Measurement and Related Topics
  • Place of Presentation: 理化学研究所、埼玉県和光市
  • Year and Date: 2015-03-21
• [Presentation] 反応断面積の解析で探る変形及びハロー構造 (2015)
  • Author(s): 渡邉慎, 蓑茂工将, 嶋田充宏, 田上真伍, 木村真明, 武智麻耶, 福田光順, 西村太樹, 鈴木健, 松本琢磨, 清水良文, 八尋正信
  • Organizer: 九大研究会 -中性子過剰領域における弱束縛系の物理-
  • Place of Presentation: 九州大学、福岡県福岡市
  • Year and Date: 2015-03-09
• [Presentation] Ground-state properties of neutron-rich Mg isotopes through reaction cross sections (2014)
  • Author(s): S. Watanabe, K. Minomo, M. Shimada, S. Tagami, M. Kimura, M. Takechi, M. Fukuda, D. Nishimura, T. Suzuki, T. Matsumoto, Y. R. Shimizu, and M. Yahiro
  • Organizer: Direct Reactions with Exotic Beams (DREB2014)
  • Place of Presentation: Darmstadt (Germany)
  • Year and Date: 2014-07-02
• [Presentation] Ground-State Properties of Mg Isotopes in and beyond the Island of Inversion through Reaction Cross Sections (2014)
  • Author(s): S. Watanabe, K. Minomo, M. Shimada, S. Tagami, M. Kimura, M. Takechi, M. Fukuda, D. Nishimura, T. Suzuki, T. Matsumoto, Y. R. Shimizu, and M. Yahiro
  • Organizer: Advances in Radioactive Isotope Science (ARIS2014)
  • Place of Presentation: Tokyo (Japan)
  • Year and Date: 2014-06-02
• [Presentation] Breakup dynamics in 6Li elastic scattering with four-body and three-body CDCC (2014)
  • Author(s): S. Watanabe, T. Matsumoto, K. Minomo, K. Ogata, and M. Yahiro
  • Organizer: State of the Art in Nuclear Cluster Physics (SOTANCP3)
  • Place of Presentation: Yokohama (Japan)
  • Year and Date: 2014-05-28
• [Presentation] Island of Inversion及びその周辺におけるMg同位体の性質 (2014)
  • Author(s): 渡邉慎, 蓑茂工将, 嶋田充宏, 田上真伍, 木村真明, 武智麻耶, 福田光順, 西村太樹, 鈴木健, 松本琢磨, 清水良文, 八尋正信
  • Organizer: 日本物理学会第69回年次大会
  • Place of Presentation: 東海大学
  • Year and Date: 2014-03-28
• [Presentation] 微視的理論によるisland of inversionの探索 (2014)
  • Author(s): 渡邉慎, 蓑茂工将, 嶋田充宏, 田上真伍, 木村真明, 武智麻耶, 福田光順, 西村太樹, 鈴木健, 松本琢磨, 清水良文, 八尋正信
  • Organizer: ab initio 核多体問題ワークショップ
  • Place of Presentation: 京都大学
  • Year and Date: 2014-02-11
• [Presentation] ^6Li入射反応における分解効果の系統性 (2013)
  • Author(s): 渡邉慎, 松本琢磨, 蓑茂工将, 緒方一介, 八尋正信
  • Organizer: 日本物理学会秋季大会
  • Place of Presentation: 高知大学
  • Year and Date: 2013-09-21
• [Presentation] New candidate for deformed halo nucleus in Mg isotopes through analysis of reaction cross sections (2013)
  • Author(s): S. Watanabe, K. Minomo, S. Tagami, M. Shimada, M. Kimura, M. Takechi, M. Fukuda, D. Nishimura, T. Suzuki, T. Matsumoto, Y. R. Shimizu. and M. Yahiro
  • Organizer: International Nuclear Physics Conference (INPC2013)
  • Place of Presentation: Firenze (Italy)
  • Year and Date: 2013-06-04