2021 Fiscal Year Research-status Report
第一原理計算による3核子力効果の解明とその宇宙核反応への影響
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18K03635
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
堀内 渉 北海道大学, 理学研究院, 講師 (00612186)
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2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 宇宙核物理 / ３体力 / 第一原理計算 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
我々の宇宙にある元素の合成過程において、恒星内での放射捕獲原子核反応や、超新星爆発におけるレプトン（電子、ニュートリノ等）原子核反応は決定的な役割を成すことが知られているが、反応率が極端に小さいため、実験による検出が難しく、系統的な反応率の評価は理論計算に頼らざるを得ない。本研究は原子核の外場による応答を第一原理的に求めることで、信頼のおける宇宙核反応率の評価を行う。核子（陽子・中性子）多体系である原子核の精度の良い記述には2核子力だけではなく３核子力の寄与が重要であるが、実験・理論研究の困難さから未だ大きな不定性が残されている。そこで模型を仮定しない一貫した枠組みに
より、原子核構造・反応における３核子力の役割を明らかにし、信頼のおける宇宙核反応率を評価する枠組みを確立することが目的である。
本年度は核媒質中における多アルファ粒子（ヘリウム４原子核）系に関する研究をまとめ、成果報告を行った。本研究は宇宙核反応で重要となるトリプルアルファ反応に密接に関係しており、中性子星の表面に実現されると考えられている中性子物質内におけるアルファ粒子系の安定性を議論したものである。核媒質中でのアルファ粒子及びアルファ粒子間相互作用は背景中性子との相互作用により変更を受ける。媒質によって誘起される２アルファ、３アルファ相互作用導出し、それらをあらわに取り入れた精密な２体、３体計算によって、アルファ粒子系の安定性を初めて定量化した。また、原子核密度に関する微視的な理解が大いに進展するとともに、陽子標的を用いた原子核散乱、応答による原子核構造研究の可能性についての知見が得られた。これら一連の成果は9編の査読付き誌上論文、3編の国際会議プロシーディングス、11件の国内外学術会合において発表された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
中性子物質中の２アルファ、３アルファ系の安定性についての研究が進展し、媒質中における誘起２体、３体力についての知見が得られた。それに並行して原子核密度に関する微視的な理解が進み、さらには陽子標的を用いた原子核散乱、応答による原子核構造研究の可能性についての知見が得られた。これら一連の成果は全て査読付き誌上論文として出版されており、総合評価としておおむね順調に進展しているとした。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究計画の主要テーマの一つである放射捕獲反応（原子核応答の逆反応）の微視的記述についての研究を進める。特に原子核クラスターの役割に着目し、宇宙環境中における３体力効果についての知見を得る。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウィルス蔓延の影響により、参加を予定していた学会が中止あるいは延期されたため次年度への繰り越しが生じた。次年度も旅費として使用する計画であるが、難しい場合は数値計算用サーバーなどの物品等購入費に充てる。
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