2019 Fiscal Year Research-status Report
第一原理計算に基づく原子核クラスター状態におけるテンソル力の働きの解明
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18K03660
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| Research Institution | Osaka Institute of Technology |
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Principal Investigator |
明 孝之 大阪工業大学, 工学部, 准教授 (20423212)
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2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 現実的核力 / テンソル力 / 第一原理計算 / クラスター / 分子動力学 / 複素座標スケーリング / 共鳴 / 核物質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究実績は以下である。1）テンソル最適化反対称化分子動力学(TOAMD)による現実的核力を用いた軽い核の研究。2）変分理論による現実的核力を用いた核物質の研究。3）複素座標スケーリング法(complex scaling method, CSM)による共鳴状態の研究。
1）TOAMDは4核子系の第一原理計算となることが示された。その波動関数を用いて4He内の核子の運動量分布を求め、核力による多体相関の効果を調べた。特に核子の運動に高運動量をもたらすテンソル相関と短距離相関の寄与を決定し、運動量分布と核力の関係を明確にした。次に核子数4を超えたp殻核の計算を行った。まず5核子系である5Heを調べた。相関関数の多重積を2次までとることで収束したエネルギー解を得た。AMD基底関数には4He+nの2体クラスター配位を取り、様々な相対距離を重ね合わせることで基底状態と励起状態を同時に得た。各状態における核力の効果を調べた。
2）核物質は原子核の飽和性や中性子星の物理と密接である。本研究では信頼できる核物質の記述のため、エネルギー変分原理に基づく独自の理論を用いた。特徴として核物質の一部を有限粒子数で取り出し、そのエネルギーを計算する。相関の記述にはUCOMと高運動量をもつ核子対を用いる。今年度は現実的核力を用いて中性子物質の計算を行った。高密度領域まで状態方程式を調べることができ、他の第一原理計算と矛盾しない結果を得た。
3）CSMで求めたグリーン関数を用いて2体結合チャネル系の散乱問題を解く手法を考案した。CSMで得られたエネルギー固有状態を各散乱チャネルの成分に分解することで、各チャネルのグリーン関数、準位密度、散乱位相差を独立に求めることに成功した。また、これまでのCSMによる一連の成果をレビュー論文として執筆し投稿した。
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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
現実的核力を使う原子核理論であるTOAMDを用いて、多くの研究成果が得られた。
1）TOAMDの基底関数に配位混合を行うことで、より多くの種類の多体相関を効率的に扱える拡張がなされた。特に核子の運動量分布を実験値と比較することで核力の効果を陽に議論することができた。
2）TOAMDの数値計算の高速化に成功した。一般にテンソル型演算子を含む相関関数の行列要素は空間成分とスピン成分が結合し、多くの数値計算時間を要する。そこで数値計算を行う前にスピン・アイソスピン成分の行列要素をあらかじめ計算することで、空間成分のみの数値計算に特化させた。この改良により計算時間が大幅に短縮化され、核子数5以上のp殻核の計算が可能になった。
3）核物質を現実的核力から記述する新しい理論「UCOM+HM」を用いた計算が順調に進んでいる。今年度は中性子物質の計算を終え論文を投稿した。現在は対称核物質の計算を進めている。
以上の成果から、進捗状況は順調であると判断される。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度はTOAMDの拡張を中心的に行った。以下の項目が今後の推進方策となる。
1）p殻核の計算：TOAMDの行列要素の数値計算時間が短縮されたことで、既存の少数系研究において困難であった5体系以上のp殻核の構造解析を行う。基底関数であるAMDに対して様々なクラスター的な配位を重ね合わせることで基底・励起状態の記述を同時に行う。TOAMDではハミルトニアンや波動関数の変換を一切行わないため、核力の効果を直接分析できる。この利点を生かし、核力相関が原子核の個々の状態に対して与える効果を調べる。
2）TOAMDではこれまで2核子間力を扱ってきた。その範囲における原子核構造としての信頼性は実証された。次段階として3核子間力を扱う。3核子間力には、その構成要素や原子核の結合エネルギー等への効果に不定性が存在する。軽い核の構造との整合性から3核子間力の検証を行う。
3）核物質の研究では、新しいエネルギー変分理論「UCOM+HM」が中性子物質の計算に適用され、有効であることが示された。次に対称核物質の計算に移行し、特にテンソル力の作用に注目する。テンソル力が結合エネルギーに与える効果は大きい。状態方程式の飽和性の形成に対するテンソル力の影響を調べる。
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| Causes of Carryover |
予定していた国際会議、国内学会、国内研究会等の集会への参加、共同研究者との打ち合わせを見送ったため、次年度使用額が生じた。今後の使用計画は、同様に国際会議等への参加、研究打合せのための旅費に充てる予定である。
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