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動的な殻構造形成とクラスター形成

Publicly Offered Research

Project AreaClustering as a window on the hierarchical structure of quantum systems
Project/Area Number 19H05145
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

大塚 孝治  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 名誉教授 (20201379)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywords殻構造 / 殻進化 / 核力 / テンソル力 / 原子核の形 / 変形共存 / ドリップライン / 原子核構造 / 自己組織化 / クラスター構造 / アルファ粒子 / クラスター / ベリリウム / 炭素 / ホイル状態 / 殻模型 / エルビュウム / モンテカルロ殻模型
Outline of Research at the Start

原子核でのクラスター形成は基本的な問題であり、古い歴史を持つ。それを模型的な発想や仮定を前提に研究してきた例は多々あり、現象の特質を捉えてきた。それらの意義は認めつつも、車の両輪の片方として、模型的な前提無しに中立的な立場で行った研究の帰結としてクラスター形成を示すのは必要なことである。しかしそのような研究は極めて稀で、系統的なものはない。多体問題としては、きわめて大掛かりになるため、やむを得なかったことであろう。
しかし、時代は変わり、第一原理的な殻模型計算で、クラスター形成がはっきり現れるベリリウムや炭素のような原子核の研究が可能になったのを受けて、それらを推進する。

Outline of Annual Research Achievements

この研究計画により、原子核における、中生子数の増加による殻構造の進化の研究が大きく進展した。原子核が変わっても、殻構造は基本的には変わらないという旧来の考え方に対して、核力の効果によって殻構造が変わり、旧来の魔法数が消滅したり、新たな魔法数が現れることさえ起こる、という殻進化の理論を提唱し、推進してきた。その進展に本研究計画は大きく貢献してきた。その成果は2021年10月に松江で開催されたスピン国際会議での講演や、同年に韓国に対して3回にわたってリモートで行われた講義などで発信された。論文としても、それまでの成果に新たな知見を加えたレビュー論文を Reviews of Modern Physics 誌に出版した。この論文は2020年の出版であるが、インパクトは大きく、すでに216回引用されている。さらに、軽いニッケル原子核における変形共存現象が殻進化と関係していること示した。その論文は Physical Review Letters 誌などに掲載され、18回引用されている。さらに殻進化と中性子ドリップラインの関係を論じ、ドリップライン決定の新たなメカニズムを第一原理的な相互作用から解明する研究を行った。この成果は Nature 誌に掲載され、今日までに38回引用されるなど、国際的に大きなインパクトを与えている。このように、テンソル力をはじめとする核力の効果を解明して、殻構造がdのように変化し、それが原子核の形の変化や、存在限界にいかにかかわるかを明らかにしてきた。
以上の研究に並行して、原子核内部のアルファクラスター形成を第一原理計算により解明し、例えば炭素ー12原子核のホイル状態の内部構造を解明する研究を推進した。論文投稿の作業を進めた。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • Research Products

    (17 results)

All 2022 2021 2020 Other

All Int'l Joint Research (6 results) Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 2 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 7 results)

  • [Int'l Joint Research] オスロ大学(ノルウェー)

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  • [Int'l Joint Research] ミラノ大学/パドヴァ大学/INFN(イタリア)

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  • [Int'l Joint Research] GANIL(フランス)

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  • [Int'l Joint Research] ミシガン州立大学/北カロライナ大学/アルゴンヌ国立研究所(米国)

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  • [Int'l Joint Research] Horia Hulubei国立物理学研究所(ルーマニア)

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  • [Int'l Joint Research]

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  • [Journal Article] Triaxial rigidity of 166Er and its Bohr-model realization2021

    • Author(s)
      Y. Tsunoda and T. Otsuka
    • Journal Title

      Physical Review C Letter

      Volume: 103 Issue: 2

    • DOI

      10.1103/physrevc.103.l021303

    • Related Report
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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Evolution of shell structure in exotic nuclei2020

    • Author(s)
      Otsuka Takaharu、Gade Alexandra、Sorlin Olivier、Suzuki Toshio、Utsuno Yutaka
    • Journal Title

      Reviews of Modern Physics

      Volume: 92 Issue: 1

    • DOI

      10.1103/revmodphys.92.015002

    • NAID

      120007038621

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Shape Coexistence at Zero Spin in 64Ni Driven by the Monopole Tensor Interaction2020

    • Author(s)
      N. Marginean 他
    • Journal Title

      Physical Review Letters

      Volume: 125 Issue: 10 Pages: 1025021-7

    • DOI

      10.1103/physrevlett.125.102502

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      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] The impact of nuclear shape on the emergence of the neutron dripline2020

    • Author(s)
      Tsunoda Naofumi、Otsuka Takaharu、Takayanagi Kazuo、Shimizu Noritaka、Suzuki Toshio、Utsuno Yutaka、Yoshida Sota、Ueno Hideki
    • Journal Title

      Nature

      Volume: 587 Issue: 7832 Pages: 66-71

    • DOI

      10.1038/s41586-020-2848-x

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] alpha clustering from first principles for Be and C isotopes including the Hoyle state2022

    • Author(s)
      大塚孝治
    • Organizer
      8th Workshop on Level Density and Gamma Strength
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      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] エキゾチック核、ドリップラインと核半径2021

    • Author(s)
      大塚孝治
    • Organizer
      ELPH研究会「電子産卵による原子核研究ー原子核の電荷密度・陽子・中性子の分布と半径ー」
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Self-organization of quantum systems and nuclear collectivity2020

    • Author(s)
      大塚孝治
    • Organizer
      CLUSHIQ2020国際会議
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Neutron Driplines and Shape Evolution of Atomic Nuclei2020

    • Author(s)
      大塚孝治
    • Organizer
      第3回クラスター階層領域研究会
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    • Invited
  • [Presentation] Single-particle, shape deformation and cluster hierchies in atomic nuclei2020

    • Author(s)
      大塚孝治
    • Organizer
      第5回クラスター階層領域研究会
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    • Invited
  • [Presentation] 原子核物理の再出発2020

    • Author(s)
      大塚孝治
    • Organizer
      「原子核・ハドロン物理2020」高エネルギー物理学研究所研究会
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      2019 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Single-particle, shape deformation and cluster hierchies in atomic nuclei2020

    • Author(s)
      大塚孝治
    • Organizer
      第5回クラスター階層領域研究会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Invited

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Published: 2019-04-18   Modified: 2023-12-25  

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