2019 Fiscal Year Research-status Report
The study on nuclear structure and matter using finite-range three-body interaction
| Project/Area Number |
17K05440
|
|---|
| Research Institution | Kyoto University |
|---|
Principal Investigator |
板垣 直之 京都大学, 基礎物理学研究所, 准教授 (70322659)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 昭弘 (東崎昭弘) 大阪大学, 核物理研究センター, 協同研究員 (20021173)
岩田 順敬 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 研究員 (70707380)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
|
| Keywords | 原子核構造 / 中性子過剰核 / 核力 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
代表者・板垣らは、原子核の構造を分析する上で代表的な２つの模型、すなわちシェル模型とクラスター模型を包含した模型、AQCM(antisymmetrized quasi cluster model)を提案した(N. Itagaki, H. Matsuno, and T. Suhara, Prog. Theor. Exp. Phys. 093D01 (2016))。原子核系を記述する波動関数としてこの模型を用い、その際に原子核を構成する核子同士の間に作用する相互作用として、分担者・東崎によって作られたTohsaki力と呼ばれる、有限レンジ3核子間力の項を含むものを用い、中性子過剰核などに現れるクラスター構造などのエキゾチックな構造を実験に先駆けて予言した。
AQCMの利用方法のひとつとして、シェル模型の波動関数を単位とした、新しいクラスター構造の研究があげられる。これまで、原子核におけるクラスターの単位としては、4Heや16Oなど、3次元調和振動子の閉殻に対応した原子核が考えられてきた。しかし、より重い原子核では、jj-couplingシェル模型の対称性が重要になる。また、重い原子核では中性子数が陽子数を上まわっている。そのため、これまでの軽い原子核を越え、より重い領域において一般的にクラスター構造が現れる可能性を示すためには、jj-couplingシェル模型の対称性を持ち、陽子数と中性子数の異なる部分系を単位とした、これまでと異なった新しいクラスター構造の可能性を研究する必要がある。今年度は、14Cや48Caなど、中性子数がjj-couplingシェル模型の閉殻に対応したものが新しいクラスターという単位になり得るか,研究を開始した（N. Itagaki, A. V. Afanasjev, D. Ray,Phys. Rev. C 101 034304 (2020)）。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
原子核のシェル模型とクラスター模型を統合する模型であるAQCMに、相互作用として有限レンジ3体力を含む核力を適用し、中性子過剰核の構造を分析するという本研究の一番の主題に関しては、この3年間で数本の論文を出版することができ、一定の成果を挙げつつあり、おおむね順調に進展している。この研究においては、原子核系で重要な役割を果たす非中心力のひとつであり、シェル構造を作り出す力でもある、スピン・軌道力の効果を、本来逆の描像であるクラスター模型に取り入れることに成功した。
当初の予想を越えた進展としては、もうひとつの非中心力であるテンソル力の効果もクラスター模型に取り入れられるという点が挙げられる。代表者は、AQCMのテンソル版であるAQCM-Tを提案し、4Heや8Be、16Oと言った原子核に適用した。8Beはα-αクラスター構造を持つが、これは、αとαがそれ以上接近した際に、それぞれのαの内部で作用するテンソル力の引力の効果を失ってしまうことで説明されることを、現実的な核力を用いて示した(N. Itagaki, H. Matsuno, and Y. Kanada-En'yo, Prog. Theor. Exp. Phys. 2019, 063D02 (2019))。
さらに、あらゆる原子核構造へ適用可能な現在唯一の模型である平均場理論を用い、クラスター構造が本当に現れるのかの研究も、ある程度進展した。フランクフルトのMaruhn教授に加え、ミシシッピ州立大学のAfanasjev教授とも新たな共同研究を開始した(A. Afanasjev, N. Itagaki, and D. Ray, Phys. Lett. B754, 7 (2019))。加えて、北京大学のMeng教授のグループとも相対論的平均場理論を用いた研究を行い、論文を出版し、ある程度の実績を残すことができた。
|
| Strategy for Future Research Activity |
これまで3年間の進展を踏まえ、現在最も精力的に進めている次の進展は、現実的な核力を用いたクラスター構造の記述である。これまでの研究では、核子-核子に作用する核力として、実験結果を良く再現するように決められた有効核力を用いてきた。しかし、核子-核子の散乱実験から決められた本来の核力(現実的核力)を用いて原子核構造を記述できれば、それが最も見通しが良い。現実的核力を用いて原子核構造を記述する試みは世界各地で進展中であるが、これまではシェル模型に即した方法で発展しており、現実的核力を用いてクラスター構造を記述することは原子核構造研究の長年の大きな目標となっている。良く知られているように、現実的核力には近距離部分に強い斥力のコアが存在し、一般には多体系への適用が難しい。今後の研究では、現実的核力であるG3RS (Gaussian three-range soft core potential) から出発し、2核子間の近距離部分ある斥力コアの処理にdamping factorを用いる研究を進めている。現在までのところ、16Oの4αからの結合エネルギーを再現するように、この現実的核子間力に有限レンジの3体力を加えると、8Beのα-αクラスター構造が、実験で観測される散乱の位相差を含めて自然に記述される。さらに、12Cや16Oにおいて、α粒子が直線的に配置した状態であるリニアチェイン状態の計算を進めている。その回転バンドの慣性能率なども、これまでの種々の研究をほぼ再現することが明かになりつつある。今後はこの相互作用を用い、さらに中性子過剰の構造分析を行う。
|
| Causes of Carryover |
分担者岩田が参加し成果発表を予定していた、2020年3月の日本物理学会がコロナウイルスの蔓延により中止となった。これについては、2020年度に岩田が物理学会に参加し、成果を報告を行うとする申請を行い、受理された。
|
