Probing deuteron and dineuteron inside nuclei with the accurate description of knockout reactions

• Project Area: Clustering as a window on the hierarchical structure of quantum systems
• Project/Area Number: 21H00125
• 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: Kyushu University (2022); Osaka University (2021)
• Principal Investigator: 緒方 一介 九州大学, 理学研究院, 教授 (50346764)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2023-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000); Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
• Keywords: クラスターノックアウト / 弱束縛クラスター / 非束縛クラスター / CDCCIA / 離散化チャネルインパルス近似

Outline of Research at the Start

核内の弱束縛クラスターを陽子によってノックアウトする反応の正確な記述を行う。具体的には
a. 弱束縛クラスターが核外に叩き出された後、残留核との相互作用(終状態相互作用)によって分解する可能性
b. 弱束縛クラスターが、入射陽子によって叩かれた瞬間にバラバラに壊れる可能性
c. 一旦バラバラになった粒子が、終状態相互作用によって弱束縛クラスターを再形成する可能性
を考慮する。そのため、ノックアウト反応を記述する標準的手法である歪曲波インパルス近似(DWIA)と、弱束縛粒子の散乱を厳密計算と同等の精度で記述する連続状態離散化チャネル結合法(CDCC)を組み合わせた新たな枠組み(CDCCIA)を構築する。

Outline of Annual Research Achievements

原子核中に存在が期待される重陽子やダイニュートロンを観測する手段としてこれらの“粒子(クラスター)”を叩き出す反応が提案されている。本研究では、近い将来に測定が予定されているクラスターノックアウト反応断面積と、核内におけるクラスターの存在確率を正しく結びつけるため、重陽子やダイニュートロンの弱束縛性・非束縛性を取り入れた新しい反応模型CDCCIA(離散化チャネルインパルス近似)を構築した。本年度は、前年度に構築したこの模型を用いて重陽子ノックアウト反応の詳細な分析を進め、その結果を学術誌Physical Review Cに発表した。また、CDCCIAをダイニュートロンノックアウト反応にも適用し、その結果をいくつかの研究会で報告した。この成果は学術論文として投稿の準備中である。
本研究の主要な成果は以下の3点である。
1. 脆い/束縛しないクラスターのノックアウト反応を正確に記述する新しい反応模型CDCCIAを構築したこと。
2. 重陽子ノックアウト反応において、重陽子の破砕や再形成は、断面積に数十パーセントの影響をもたらし得ることを明らかにしたこと。
3. ダイニュートロンノックアウト反応で得られる2中性子エネルギー分布から、核内ダイニュートロンの形成度を抽出する道筋を付けたこと。
これらの成果は、来たるべき系統的クラスターノックアウト反応実験の分析になくてはならないものであり、本研究により、観測量と原子核内のクラスター構造を結びつける手段が整ったといえる。

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

• [Journal Article] Multiple mechanisms in proton-induced nucleon removal at ~100 MeV/nucleon (2023)
  • Author(s): T. Pohl, Y. L. Sun, A. Obertelli, J. Lee, M. Gomez-Ramos, K. Ogata, K. Yoshida他
  • Journal Title: Physical Review Letters Volume: －
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Importance of deuteron breakup in the deuteron knockout reaction (2022)
  • Author(s): Chazono Yoshiki、Yoshida Kazuki、Ogata Kazuyuki
  • Journal Title: Physical Review C Volume: 106 Issue: 6 Pages: 1-10
  • DOI: 10.1103/physrevc.106.064613
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] "Southwestern" boundary of the N=40 island of inversion: First study of low-lying bound excited states in 59V and 61V (2022)
  • Author(s): Z. Elekes, M. M. Juhasz, D. Sohler, K. Sieja, K. Yoshida, et al.
  • Journal Title: Physical Review C Volume: 106 Issue: 6 Pages: 0643211-10
  • DOI: 10.1103/physrevc.106.064321
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Extended p3/2 Neutron Orbital and the N = 32 Shell Closure in 52Ca (2022)
  • Author(s): M. Enciu, H.N. Liu, A. Obertelli, P. Doornenbal, F. Nowacki, K. Ogata, A. Poves, K. Yoshida, et al.
  • Journal Title: Physical Review Letters Volume: 129 Issue: 26 Pages: 2625011-7
  • DOI: 10.1103/physrevlett.129.262501
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Femtoscopic study of coupled-channel N Xi and Lambda Lambda interactions (2022)
  • Author(s): Kamiya Y.、Sasaki K.、Fukui T.、Hyodo T.、Morita K.、Ogata K.、Ohnishi A.、Hatsuda T.
  • Journal Title: Physical Review C Volume: 105 Issue: 1 Pages: 014915-014915
  • DOI: 10.1103/physrevc.105.014915
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Effect of deuteron breakup on the deuteron-$\Xi$ correlation function (2021)
  • Author(s): Kazuyuki Ogata, Tokuro Fukui, Yuki Kamiya, and Akira Ohnishi
  • Journal Title: Phys. Rev. C Volume: 103 Issue: 6 Pages: 1-12
  • DOI: 10.1103/physrevc.103.065205
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 非束縛クラスターの観測について (2023)
  • Author(s): 緒方 一介
  • Organizer: 第8回クラスター領域研究会
  • Invited
• [Presentation] Effect of deuteron breakup on the deuteron-Ξ correlation function (2022)
  • Author(s): K. Ogata
  • Organizer: EXOTICO: EXOTIc atoms meet nuclear COllisions for a new frontier precision era in low-energy strangeness nuclear physics
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] ノックアウト反応と核子相関 (2022)
  • Author(s): 緒方 一介
  • Organizer: RCNP研究会「微視的系と巨視的系における核子対凝縮相」
  • Invited
• [Presentation] ノックアウト反応の正確な描述に基づく核内重陽子・ダイニュートロンクラスターの実証 (2021)
  • Author(s): 緒方一介
  • Organizer: 第6回クラスター階層領域研究会
• [Presentation] 重陽子-Ξ相関関数に対する重陽子分解効果 (2021)
  • Author(s): 緒方一介
  • Organizer: 日本物理学会 2021年秋季大会
• [Presentation] クラスターノックアウト反応データの解読法 (2021)
  • Author(s): 緒方一介
  • Organizer: 「おのころプロジェクト」キックオフミーティング
• [Presentation] 重陽子-Ξ相関関数に対する重陽子分解効果 (2021)
  • Author(s): 緒方一介
  • Organizer: 基研研究会「核力に基づいた原子核の構造と反応」