| Project/Area Number |
22K14030
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 15010:Theoretical studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
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| Research Institution | Utsunomiya University |
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Principal Investigator |
吉田 聡太 宇都宮大学, 大学教育推進機構, 助教 (10868665)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2027-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2026: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2025: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2024: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2023: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | 原子核構造 / 核力 / 第一原理計算 / 有効相互作用 / 殻模型計算 |
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| Outline of Research at the Start |
宇宙における物質進化の足跡を理解するためには原子核の性質の理解が不可欠である。
原子核を構成する陽子/中性子に働く基本相互作用である核力は、３つ以上の核子があってはじめて働く3体力の存在により、定量的な理解が非常に困難であり、実験的な検証の難しい不安定核領域など未知の原子核の性質についての理論予測を困難なものとしている。
本研究では、カイラル有効場の核力に基づいた核力を出発点に、第一原理計算やそれに基づく殻模型有効相互作用の導出などを駆使することで、３体力の中重核領域での効果、とくにαクラスター形成や中性子過剰核のドリップライン形成等に与える影響を解明することを目的としている。
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| Outline of Annual Research Achievements |
宇宙における物質進化の足跡を理解するためには原子核の性質の理解が不可欠である。
原子核を構成する陽子/中性子に働く基本相互作用である核力は、３つ以上の核子があってはじめて働く3体力の存在により、定量的な理解が非常に困難であり、実験的な検証の難しい不安定核領域など未知の原子核の性質についての理論予測を困難なものとしている。
本研究では、カイラル有効場の核力に基づいた核力を出発点に、第一原理計算やそれに基づく殻模型有効相互作用の導出などを駆使することで、３体力の中重核領域での効果、とくにαクラスター形成や中性子過剰核のドリップライン形成等に与える影響を解明することを目的としている。
本年度は、昨年度自身が公開・出版した計算コード群NuclearToolkit.jl(https://github.com/SotaYoshida/NuclearToolkit.jl)を基盤として、核構造計算において中心的な役割を果たしている第一原理計算手法であるIn-Medium Similarity Renormalization Group(IM-SRG)法の代理モデル構築を初めとした計算手法の開発を主に行った。
提案手法では、IM-SRG計算のボトルネックである演算子のフローを効率的に解くため、Physics-Informed Neural Networks (PINNs)を用いて、数本-10程度のスナップショットから高精度に計算を外挿する方法を提案している。上記の機械学習を用いたIMSRG法の代理モデルの構築については論文として出版され、その他関連研究を継続して進めている。
また、核子系の量子計算に向けた研究を新たに開始し、現在論文を投稿中である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
核構造計算手法の高速化・高精度化、新たなパラダイム提案は、本研究においても重要課題と位置づけており、今年度はIM-SRG法の代理モデル構築に向けて、着実に成果を上げることができた。
また、国内外の研究者等とも新たに共同研究を開始するなど、新たな進展も期待できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の計画に沿って、IMSRG法を用いた有効相互作用の導出を行い、3体力が中重核で与える効果や、新奇な核構造の解明に向けて研究を推進する。
また、当初の計画になかった新たなアイデアが生まれたり、新たに核子系の量子計算に向けた研究に着手するなど、研究に広がりも生まれつつある。引き続き国内外の研究者らとの共同研究も含めて、積極的に論文出版等、成果発表を行う。
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