| Project/Area Number |
23K03426
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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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 | Kyushu University |
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Principal Investigator |
湊 太志 九州大学, 理学研究院, 准教授 (00554065)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
内藤 智也 国立研究開発法人理化学研究所, 数理創造プログラム, 基礎科学特別研究員 (40962915)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2025: ¥130,000 (Direct Cost: ¥100,000、Indirect Cost: ¥30,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | ミュオン原子核反応 / 原子核の応答 / 平均場理論 / 乱雑位相近似法 / ソフトエラー / ミューオン捕獲 / ダブルフォノン励起 / 原子核構造 / 乱雑位相近似 / 高次効果 / ミュオン捕獲 / 核理論 / 粒子放出 / 弱い相互作用 |
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| Outline of Research at the Start |
半導体の集積度が高まるほど深刻な影響を及ぼしているミュオン起因のソフトエラー問題を、最新の「原子物理」と「原子核物理」を融合させた理論モデルによって解決する。ソフトエラーの原因となっているミュオン捕獲後の荷電粒子の発生量を、この新しい融合理論モデルを用いて高精度に予測し、ソフトエラー発生メカニズムを理解する。最終的には、次世代半導体開発に資するデータと知見を社会に提供する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
(1)2体の外場に対する応答：原子核の外場に対する応答を記述する手法である SRPA法の計算コードの改良を行った。改良で得られた計算結果が先行研究と一致することを確認した。さらに、開発した計算コードを用いて本研究の主題の一つであるメソン交換流に相当する2体の外場による原子核の応答を調べた。その結果、2体の外場は通常の1対の外場の場合と比較して、大きな集団性は見せないことが分かった。
(2)1粒子1空孔状態から2粒子2空孔状態への遷移：SRPAは、1粒子1空孔状態に励起した原子核が、戸口状態（2粒子2空孔状態）と呼ばれる複雑な状態（例：熱平衡）への入り口に進む割合を見積もることができる。その結果を、現象論的手法である励起子モデル（モデル空間は2粒子2空孔状態までに制限）と比較した。すると、安定核で二つのモデルの戸口状態の割合は両者でおおよそ一致したが、中性子過剰核になってくると、励起子モデルの中性子の2粒子2空孔状態は、SRPAより小さくなることが分かった。
(3)系統的なミューオン捕獲率の計算：半導体に対するミューオンの影響を評価するためには、主成分であるシリコンだけではなく、炭素や銅などのミューオン捕獲率の情報も必要になることが予想される。この要求に応えるため、上記の計算コードを用いて様々な原子核のミューオン捕獲率計算を実施し（計算速度をあげるために1粒子1空孔状態に制限）、テーブルにまとめた。
(4)有効電荷に関する実験の解析：東大の実験グループのミューオン捕獲実験の解析に参加し、現実的な原子核・ミュオン波動関数理論計算に基づく計算を実施した。ミューオン捕獲の解析に用いられる Zeff を計算し、本計算結果と実験結果を比較することで、その同位体依存性について検討を行った。また、ミューオン捕獲に類似するプロセスである電子捕獲について、原子核の情報を適切に含んだ電子波動関数の系統的な計算を行った。
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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
概ね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和7年度は本研究計画の最終年度であり、目的を達成するために以下に掲げる課題を実施する。
(1) 2体の外場による原子核の応答の性質を調べるとともに、メソン交換流のミューオン捕獲率に対する影響を明らかにする。 (2) 様々な原子核のミューオン捕獲率とその粒子放出率を系統的に求め、テーブルにまとめる。 (3) (1)-(2)の結果をもとに、ミューオンのソフトエラーに対する影響を、PHITSなどを用いて再評価する。
また、以下のミューオン原子の波動関数に対する研究についても、新たな知見を得るために継続して研究を実施する。
(4) ミュオン捕獲の同位体依存性の実験と理論の整合性を今後検討をするため、Zeff の系統的な計算を継続する。これまでに存在する実験値と比較することでミューオン捕獲過程について理解できていない箇所を洗い出し、今後の研究課題とする。
(5) ミュオン捕獲に類似するプロセスである電子捕獲についても、精密かつ系統的な計算を行い、高精度化を目指す。
(6) (4)-(5)を通じて、ミューオン波動関数の計算において、考慮するべきであるもののと考慮できていない効果を整理し、計算コードの拡充を進めていく。
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