QRPAを用いたニュートリノレス二重ベータ崩壊の原子核行列要素計算

• Project/Area Number: 26400265
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Particle/Nuclear/Cosmic ray/Astro physics
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 寺崎 順 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (50616430)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2016: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2015: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2014: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: ニュートリノレス二重ベータ崩壊 / 準粒子乱雑位相近似 / 陽子・中性子対相互作用 / ニュートリノ質量 / ニュートリノ / 二重ベータ崩壊 / QRPA / 原子核行列要素

Outline of Annual Research Achievements

物理学にとって現在最も主要な課題であるニュートリノ有効質量の決定のため、原子核の二重ベータ崩壊を利用する方法がある。もしニュートリノがマヨラナ粒子であれば、この崩壊の確率を実験で測定し、原子核行列要素と位相空間因子を理論的に計算することによってニュートリノ有効質量が求まる。
本課題実施者は、準粒子乱雑位相近似を用いて150Nd->150Smでの原子核行列要素を計算した。位相空間因子よりもこちらの方が近似方法によるばらつきが大きく改良が強く望まれているからである。完全性近似のもとで二核子移行による仮想経路を用いた計算が可能であるが、平成27年度の成果は、この方法と本来の二重ベータ経路による計算とが一致しなければならないという要請が、用いる有効相互作用に対する拘束条件になるということを見出したことである。これまでは崩壊を引き起こす演算子に含まれる有効軸性ベクトル流結合と陽子・中性子対相互作用という二つのパラメータの決定が分離できないという問題があったが、本年度の成果により、陽子・中性子対相互作用の強さを崩壊の演算子とは独立にかつ理論的に決められるようになった。上記の崩壊例においてこのように決めた陽子・中性子対相互作用の強さは陽子・陽子対相互作用と中性子・中性子対相互作用の強さのほぼ平均値であった。得られた原子核行列要素は、準粒子乱雑位相近似を用いている他のグループの値の上限値付近であった。計算過程の不確定性を理論的に除いたことによって計算結果の信頼性が向上したということが、成果の意義である。
さらに48Ca->48Tiの計算も開始した。150Nd->150Smとはたいへん物理的性質の異なる核の崩壊で課題実施者の新しい方法が問題ないかどうか調べることが目的である。

Research Products

• [Journal Article] Two decay paths for calculating the nuclear matrix element of neutrinoless double-β decay using (2016)
  • Author(s): J. Terasaki
  • Journal Title: Physical Review C Volume: 93 Issue: 2
  • DOI: 10.1103/physrevc.93.024317
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Many-body correlations of QRPA in nuclear matrix elements of double-β decay (2015)
  • Author(s): J. Terasaki
  • Journal Title: AIP Conference Proceedings Volume: 1686 Pages: 020025-020025
  • DOI: 10.1063/1.4934914
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Many-body correlations of quasiparticle random-phase approximation in nuclear matrix elements of neutrinoless double-beta decay (2015)
  • Author(s): J. Terasaki
  • Journal Title: Physical Review C Volume: 91 Issue: 3
  • DOI: 10.1103/physrevc.91.034318
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] QRPAを用いた４８Caのニュートリノレス二重ベータ崩壊の原子核行列要素計算 (2016)
  • Author(s): 寺崎順
  • Organizer: 日本物理学会第71回年次大会
  • Place of Presentation: 仙台市、東北学院大学
  • Year and Date: 2016-03-22
• [Presentation] QRPAを用いた原子核行列要素の理論的一貫性 (2015)
  • Author(s): 寺崎順
  • Organizer: 日本物理学会2015年秋季大会
  • Place of Presentation: 大阪市、大阪市立大学
  • Year and Date: 2015-09-25
• [Presentation] Effect of QRPA correlations on nuclear matrix element of neutrinoless double-beta decay through overlap of QRPA states (2014)
  • Author(s): J. Terasaki
  • Organizer: 4th joint meeting of the nuclear divisions of the American physical society and the physical society of Japan
  • Place of Presentation: Waikoloa, Hawaii, USA
  • Year and Date: 2014-10-07 – 2014-10-11