Theoretical study about the generation of photon vortices by high-intensity photon fields and strong magnetic fields and about nuclear reactions with photon vortices

• Project/Area Number: 24K07057
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 15010:Theoretical studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
• Research Institution: Nihon University
• Principal Investigator: 丸山 智幸 日本大学, 生物資源科学部, 教授 (50318391)
• Project Period (FY): 2024-04-01 – 2029-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2028: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2027: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); 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: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
• Keywords: 強磁場 / 光子渦 / ガンマ線 / 光核反応

Outline of Research at the Start

ガンマ線バースト等の天体における光子の放出機構は未だ未解明であるが、磁場中の荷電粒子の制動放射やコンプトン散乱が重要な役割を果たしていると考えられる。
我々は、以前の研究で、強い磁場中で進行方向に角運動量成分を持つ「光子渦」が生成されることを示した。本研究では、高密度の光子場で発生する非線形コンプトン散乱による光子渦生成、および、超高エネルギー陽子の制動放射による光子渦生成の理論研究を行なう。さらに、光子渦と原子核や素粒子との相互作用を評価するため、光子渦を原子核が吸収する反応の理論研究を行なう。その結果から、光子渦の原子核実験への応用法，光子渦による天体系での元素合成への影響を考察する。