2021 Fiscal Year Research-status Report
原子核密度汎関数法によるベータ崩壊率の微視的・系統的計算手法の確立
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19K03824
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
吉田 賢市 京都大学, 理学研究科, 助教 (00567547)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 密度汎関数法 / ベータ崩壊 / 中性子-陽子対相関 / 安定の島 / 超変形・ハイパー変形 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ベータ崩壊率計算に大きな不定性を与えている中性子-陽子間のスピン３重項(NP-3S)対相互作用に関して次の二つの成果があった。(1) NP-3S対相互作用はガモフ-テラー(GT)型の励起状態に大きな影響を及ぼすと考えられている。その効果を定量的に見る指標としてアイソベクトル-スピン感受率を導入し，中性子数や陽子数を変化させたときのGT状態の集団性の強さの変わり方を見やすくした。系統的に調べられるようになったことで，今後重点的に見るべき原子核を抽出しやすくなる。(2) 第一禁止遷移にはスピン双極(SD)型の励起状態が大きな役割を果たしている。これまで見過ごされてきたSD型の励起状態とNP-3S対相互作用の関係を明らかにした。簡単な模型の解析から，関与する中性子・陽子の一粒子軌道の動径方向の量子数（波動関数の節の数）が等しくて空間的重なりが大きく，さらに軌道運動量が大きい場合には，NP-3S対相互作用によってSD状態のエネルギーが低くなり，遷移強度が大きくなることが分かった。この条件を満たす複数の原子核に対して密度汎関数計算を遂行し，それを確かめることができた。
ベータ崩壊率の計算には，GTやSDなどの核行列要素と電子・反ニュートリノからなるレプトン流が必要である。これまで多くの核構造計算では，電子の波動関数は核内で一定（禁止遷移では一次関数）とする近似が用いられているが，原子番号が大きく，またベータ崩壊のQ値が大きい場合には，その近似が破綻することを示し，高次補正を簡便に取り入れる手法を提案した。この成果は，PTEPのEditors' Choiceに選ばれ，また物理学会JPS Hot Topicsにも動画で紹介された。
これ以外に，重い原子核の殻構造をアクチノイド核のガンマ振動状態から制限を加えることを提案した。また，中性子数・陽子数30近傍でのハイパー変形の予言を行った。
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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
原子核のスピン・アイソスピン応答の記述が順調に進んでいる。また，重い原子核のベータ崩壊率を高信頼度で計算できるようになった。
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| Strategy for Future Research Activity |
r-過程元素合成に関与する重い中性子ドリップ線核に対するベータ崩壊率の計算を系統的に遂行する。既存の研究で無視されていた電子の波動関数の歪曲効果を定量的に調べる。
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| Causes of Carryover |
予定していた国際会議が延期されたため。
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