モンテカルロ殻模型

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13002001
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 大塚 孝治 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (20201379)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 梶野 敏貴 国立天文台, 理論天文学研究所, 助教授 (20169444) ; 下浦 亨 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (10170995) ; 板垣 直之 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助手 (70322659) ; 本間 道雄 会津大学, コンピュータ理工学部, 講師 (40264569) ; 水崎 高浩 専修大学, 法学部, 助教授 (50251400)
• Keywords: 殻模型 / モンテカルロ殻模型 / 不安定核 / 魔法数 / 殻進化 / シェルギャップ / ガモフテラー遷移 / ナトリウム

Research Abstract

平成14年度は前年度に引続き並列計算機を導入し、それによって大型のモンテカルロ殻模型、及び関連する核構造計算を展開し、核構造の解明を行った。
中性子数N=20近辺の不安定原子核の研究をさらに発展させ、特に、N=20シェルギャップの縮小について研究した。このギャップは安定核である40Caでは6MeV程度であるが、研究代表者である大塚らの提唱している「殻進化」メカニズムによれば、陽子数Zが減少してZ=14より小さくなると急速に減少すると予言されている。それを直接検証する事はできないが、そのメカニズムを含んだハミルトニアンでシェルギャップが減少すると考えられる原子核の構造を予言し、実験と比較する。さらに、シェルギャップの減少に、レベル構造や電磁的性質が敏感なところを選ぶ必要がある。そのような例として最適なのが、ナトリウムのアイソトープである。それらに対してモンテカルロ殻模型計算を実行した。シェルギャップが小さいので、sd殻とpf殻が実効的に融合し、ヒルベルト空間が極めて巨大となるので、従来型の殻模型計算では不可能な場合である。現実的なハミルトニアンではシェルギャップが小さくなるのであるが、そのような場合には、30Na原子核に対し、最近の実験で見つかった、異常なレベル構造や異常に強い電磁遷移が見事に説明される事が分かった。一方、シェルギャップが大きいままの別のハミルトニアンでは、実験と全く合わない。このようにして、「殻進化」パラダイムの検証に大きな貢献をする成果を出し、現在投稿準備中である。これに関連した様々な原子核についての計算も進行中であり、近く論文にまとめられる。
より重いpf殻領域での計算は新しい有効相互作用GXPF1が求められたので、それを使ってN=Z原子核での陽子-中性子ペアリング、ガモフテラー遷移など、核構造や天体核物理で大きな興味を引いている現象の解明を進め、又、上記の「殻進化」で予言されているN=34新魔法数の検証に関わる構造計算を進めている。この計算も一部は既に出版され、さらに全体をまとめて論文投稿準備中である。

Research Products

• [Publications] M.Honma: "Effective interaction for pf-shell nuclei"Phys. Rev.. C65. 061301 (2002)
• [Publications] T.Otsuka: "Shell, shape and spin/isospin structures of exotic nuclei"Prog. Theor. Phys.. Suppl.146. 6-15 (2002)
• [Publications] R.V.F.Janssens: "Structure of ^<52,54>Ti and shell closures in neutron-rich nuclei above ^<48>Ca"Phys. Lett.. B546. 55-62 (2002)
• [Publications] P.F.Mantica: "β decay studies of the neutron-rich ^<56-58>V isotopes"Phys. Rev.. C67. 014311 (2003)
• [Publications] T.Suzuki: "Gamov-Teller transitions and magnetic properties of nuclei and shell evolution"Phys. Rev.. C67(印刷中). (2003)