原子核ハロー状態のエフィモフ理論による統一的記述

• Project Area: Clustering as a window on the hierarchical structure of quantum systems
• Project/Area Number: 21H00116
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 遠藤 晋平 東北大学, 理学研究科, 助教 (30824453)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2023-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
• Keywords: 量子少数多体問題 / ３体問題 / エフィモフ状態 / ハロー核 / ハロー原子核

Outline of Research at the Start

本研究では、原子核と原子というエネルギースケールが１５桁も異なり、異分野として研究されてきた２つの系が、同じ物理的挙動を示すかを理論的に明らかにすることである。その鍵となるのが低エネルギー量子系の示す普遍性である。特にエフィモフ状態とよばれる量子３体状態は、構造や内部状態に依存しない普遍的挙動を示すことが近年の冷却原子における量子少数多体研究で明らかになってきた。本研究では原子核と冷却原子における量子３体現象(エフィモフ現象)を比較し、両分野にまたがる量子物理学の統一的・俯瞰的理解を与えることを目指している。

Outline of Annual Research Achievements

前年度に開発した量子３体計算の数値計算を用いた量子３体系の研究、特にエフィモフ状態の研究を行った。また前年度に引き続き、本研究のエフィモフ状態や量子３体・４体現象に密接に関連する量子少数多体現象に関する成果発表を行った。より具体的には、前年度には困難であった理化学研究所の共同研究者との対面での議論のための出張も頻繁に行い、原子核の量子３体系を行う際の適切なパラメータ設定値や、量子３体モデル化を行う際の限界や、原子核実験においてどのような物理量として対象の量子３体現象が観測されるか等の議論を行い、成果を論文にまとめるための研究を進展させることができた。そのような知見の下で適切な原子核系の選択および量子３体計算の実行を行い、予備的な結果を得ることに成功した。これらの予備の結果の報告を研究会等の発表で行い、原子核物理分野や冷却原子分野から多くの関心や有益な意見を得ることができた。これらの結果や知見をもとに、最終的な結果をまとめた論文を２本程度出版する予定である。また、これらの研究成果で得られた知見や申請者のこれまでの量子少数多体研究やエフィモフ状態の知見をもとにレビュー論文の一説を執筆し出版する予定である。これらの成果は２０２２年度末の研究補助期間終了までには出版までには至らなかったが、期間後も引き続き論文出版に向けた活動を継続する予定であり、１年以内程度には出版させることを目指している。

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] パリ高等師範学校(フランス)
• [Journal Article] Fourth cluster and virial coefficients of a unitary Fermi gas for an arbitrary mass ratio (2022)
  • Author(s): Endo Shimpei、Castin Yvan
  • Journal Title: Comptes Rendus. Physique Volume: 23 Issue: G1 Pages: 41-110
  • DOI: 10.5802/crphys.108
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Equivalence of Dissipative and Dissipationless Dynamics of Interacting Quantum Systems With Its Application to the Unitary Fermi Gas (2021)
  • Author(s): Tokieda Masaaki、Endo Shimpei
  • Journal Title: Frontiers in Physics Volume: 9 Pages: 730761-730761
  • DOI: 10.3389/fphy.2021.730761
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] On deformability of atoms---comparative study between atoms and atomic nuclei (2021)
  • Author(s): Tomoya Naito, Shimpei Endo, Kouichi Hagino, and Yusuke Tanimura.
  • Journal Title: Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics Volume: 54 Issue: 16 Pages: 165201-165201
  • DOI: 10.1088/1361-6455/ac170c
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Erratum: Physical origin of the universal three-body parameter in atomic Efimov physics [Phys. Rev. A 90, 022106 (2014)] (2021)
  • Author(s): Naidon Pascal、Endo Shimpei、Ueda Masahito
  • Journal Title: Physical Review A Volume: 104 Issue: 5 Pages: 059903-059903
  • DOI: 10.1103/physreva.104.059903
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Unitary Fermi Gas: Equivalence of its dissipative and dissipationless dynamics + High temperature EOS with virial expansion (2022)
  • Author(s): Shimpei Endo
  • Organizer: Joint RIKEN-Tohoku workshop
• [Presentation] 冷却原子におけるエフィモフ状態とその普遍性 (2022)
  • Author(s): 遠藤晋平
  • Organizer: 国内モレキュール型研究会「少数系の量子ダイナミクス」
• [Presentation] 質量インバランスユニタリーフェルミ気体における４次ビリアル展開 (2022)
  • Author(s): 遠藤晋平
  • Organizer: 日本物理学会秋季大会
• [Presentation] Equation of state of the unitary Fermi gas revealed by the 4th order virial expansion (2022)
  • Author(s): 遠藤晋平, Yvan Castin
  • Organizer: 第4回冷却原子研究会「アトムの会」
• [Presentation] ユニタリー極限近傍の少数多体系の普遍的挙動 (2022)
  • Author(s): 遠藤晋平
  • Organizer: 量子クラスター第8回領域研究会
• [Presentation] パネルディスカッション"Open Systems" (2022)
  • Author(s): 遠藤晋平
  • Organizer: 第 4 回若手放談会
  • Invited
• [Presentation] Equivalence of dissipative and dissipationless dynamics of the unitary Fermi gas (2022)
  • Author(s): Shimpei Endo
  • Organizer: Ultracold Atoms Japan 2022
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Equation of state of the unitary Fermi gas revealed by the 4th order virial expansion (2022)
  • Author(s): Shimpei Endo, Yvan Castin
  • Organizer: 29th International Conference on Low Temperature Physics (LT29)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Equation of state of the unitary Fermi gas revealed by the 4th order virial expansion (2022)
  • Author(s): Shimpei Endo, Yvan Castin
  • Organizer: International symposium on Clustering as a Window on the Hierarchical Structure of Quantum Systems (CLUSHIQ2022)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Equilibrium and dynamical properties of the unitary Fermi gases (2022)
  • Author(s): Shimpei Endo
  • Organizer: 3rd France-Japan Workshop "Clusters in quantum systems: from atoms to nuclei and hadrons"
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Halo 3-body systems of cold atoms and nuclear systems (2021)
  • Author(s): Shimpei Endo
  • Organizer: Joint Tohoku-RIKEN internal Workshop
• [Presentation] 原子核ハロー状態のエフィモフ理論による統一的記述 (2021)
  • Author(s): Shimpei Endo
  • Organizer: 第6回クラスター階層領域研究会
  • Invited
• [Presentation] ユニタリーフェルミ気体の量子散逸ダイナミクスの、散逸なしモデルへの厳密なマッピング (2021)
  • Author(s): 遠藤晋平
  • Organizer: 第3回 冷却原子研究会「アトムの会」
• [Presentation] 量子散逸ダイナミクスに関する厳密な関係式とユニタリー気体への応用 (2021)
  • Author(s): 遠藤晋平、時枝正明
  • Organizer: 日本物理学会秋季大会
• [Presentation] Equivalence of dissipative and dissipationless quantum many-body dynamics (2021)
  • Author(s): 遠藤晋平
  • Organizer: 第７回クラスター階層領域研究会
  • Invited