低励起エネルギー領域でのクラスター形成とその極限としてのアルファ凝縮相形成

• Project Area: Clustering as a window on the hierarchical structure of quantum systems
• Project/Area Number: 21H00127
• 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: Kanto Gakuin University
• Principal Investigator: 船木 靖郎 関東学院大学, 理工学部, 准教授 (00435679)
• 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: アルファクラスター / αクラスター / アルファクラスター構造 / アルファ凝縮 / 原子核構造 / α粒子凝縮

Outline of Research at the Start

16O原子核までの軽い原子核系の励起状態には、α粒子が平均場を形成し最低エネルギー軌道に凝縮する、α凝縮状態が存在することが知られてきた。
本研究計画では、このα凝縮状態の存在を20Ne原子核においても理論的に明らかにすることを目指し、3種類の異なる微視的、半微視的クラスター模型を用いて多角的に検討する。ごく最近の実験により20Ne原子核には25MeV付近の励起エネルギー領域に5α凝縮状態の候補が観測されているので、この状態の性質を理論的に追及することを最大の目的とし、同時により低い励起エネルギー領域に現れる種々のクラスター構造状態を含め、20Neの包括的な核構造の理解を得ることを目指す。

Outline of Annual Research Achievements

1. 昨年度までに、拡張型微視的5アルファ凝縮模型を用いて、20Neの5アルファクラスター分解しきいエネルギーの3～4 MeV上の励起エネルギー領域に、5アルファクラスター凝縮構造を持った状態を再現した。本年度は、この結果を論文にまとめた上で、レフェリーのコメントにも基づき、特に連続状態との結合の様子を詳しく調べ昨年度までの結果を補強する作業を行った。最終的にNature Communications誌に掲載され、関東学院大、阪大RCNPから研究内容に関するプレスリリースを行った。
2. 12C+2アルファクラスター配位を持つ3体直交条件模型の解析を昨年度に引き続き行った。昨年度までに、従来理論計算によって示されてきたクラスター構造状態の他に、2αクラスター+12Cの直線鎖状態、12C+2アルファクラスターのガス的構造状態の存在を予言したが、本年度は、密度分布、電磁遷移強度等の残された計算を行い、前年度までの結果を補強した。現在計算結果を論文にまとめており、次年度以降になるが論文誌に投稿予定である。
3. 5アルファ凝縮状態を、5体のフル計算から再現することを目指し、半微視的クラスター模型である、5アルファ直交条件模型の計算コードの開発を昨年度に引き続き行った。本年度、ハミルトニアン行列要素の計算チェックを終え、完全に正しい計算コードが得られていることを確認した。現在5体計算に耐え得るべく、コードの最適化と並列化を行っており、次年度からの新規科研費プロジェクトにより本格的に計算結果を得ていく予定である。

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] 復旦大学(中国)
• [Journal Article] The 5α condensate state in 20Ne (2023)
  • Author(s): Zhou Bo、Funaki Yasuro、Horiuchi Hisashi、Ma Yu-Gang、Roepke Gerd、Schuck Peter、Tohsaki Akihiro、Yamada Taiichi
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 14 Issue: 1 Pages: 8206-8206
  • DOI: 10.1038/s41467-023-43816-9
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Cluster structures of the 0 + states of 13 Λ C with the 3 α + Λ four-body orthogonality condition model (2023)
  • Author(s): Q. Wu, Y. Funaki, X. Chen
  • Journal Title: Physical Review C Volume: 107 Issue: 1 Pages: 014317-014317
  • DOI: 10.1103/physrevc.107.014317
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Container picture for 3- and 4- states of 12C (2022)
  • Author(s): Bo Zhou and Yasuro Funaki
  • Journal Title: Few-Body Systems Volume: 63 Issue: 1 Pages: 26-26
  • DOI: 10.1007/s00601-021-01720-2
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Alpha condensate and dynamics of cluster formation (2021)
  • Author(s): Y. Funaki
  • Journal Title: The European Physical Journal A Volume: 57 Issue: 1 Pages: 14-14
  • DOI: 10.1140/epja/s10050-020-00321-7
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Properties of 8-11Be isotopes with isospin-dependent spin-orbit potential in a cluster approach (2021)
  • Author(s): Lyu Mengjiao、Ren Zhongzhou、Horiuchi Hisashi、Zhou Bo、Funaki Yasuro、Roepke Gerd、Schuck Peter、Tohsaki Akihiro、Xu Chang、Yamada Taiichi
  • Journal Title: The European Physical Journal A Volume: 57 Issue: 2 Pages: 51-51
  • DOI: 10.1140/epja/s10050-021-00363-5
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Search for alpha condensed states in 13C using alpha inelastic scattering (2021)
  • Author(s): Inaba K、Sasamoto Y、Kawabata T、Fujiwara M、Funaki Y、Hatanaka K、Itoh K、Itoh M、Kawase K、Matsubara H、Maeda Y、Suda K、Sakaguchi S、Shimizu Y、Tamii A、Tameshige Y、Uchida M、Uesaka T、Yamada T、Yoshida H P
  • Journal Title: Progress of Theoretical and Experimental Physics Volume: 2021 Issue: 9 Pages: 1-21
  • DOI: 10.1093/ptep/ptab102
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] ５α直交条件模型による20Ne励起状態の研究 (2024)
  • Author(s): 船木靖郎
  • Organizer: 日本物理学会2024年春季大会
• [Presentation] Alpha condensation in 20Ne studied with the orthogonality condition model (2023)
  • Author(s): Y. Funaki
  • Organizer: Workshop on Nuclear Cluster Physics (WNCP2023)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 16O, 20Neにおけるアルファ粒子凝縮状態 (2023)
  • Author(s): 船木靖郎
  • Organizer: 日本物理学会2023年春季大会
  • Invited
• [Presentation] Study of alpha condensate and beyond (2023)
  • Author(s): Y. Funaki
  • Organizer: Conference on Quantum-Many-Body Correlations in memory of Peter Schuck (QMBC2023)
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 20Ne励起状態に現れるクラスター構造 (2022)
  • Author(s): 船木靖郎
  • Organizer: 日本物理学会2022年秋季大会
• [Presentation] Alpha cluster formation in light nuclei (2022)
  • Author(s): Y. Funaki
  • Organizer: 上海総合学術交流会
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 20Neにおけるガス的12C+2α構造状態 (2021)
  • Author(s): 船木靖郎
  • Organizer: 日本物理学会2021年秋季大会
• [Remarks] 原子核が特異な量子ガス状態になることを予言
  • URL: https://univ.kanto-gakuin.ac.jp/news/20240122-0010.html