2021 Fiscal Year Research-status Report
r-process nucleosynthesis and neutron star matter studied with nuclear density functional theory
| Project/Area Number |
20K03945
|
|---|
| Research Institution | Niigata University |
|---|
Principal Investigator |
松尾 正之 新潟大学, 自然科学系, 教授 (70212214)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
|
| Keywords | 中性子星内殻 / 対凝縮エネルギー / エントレインメント効果 / 中性子捕獲反応理論 / 原子核密度汎関数理論 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
1. 中性子星内殻における中性子超流体の理論研究：対相関を記述できるよう拡張した原子核密度汎関数理論を用いて関連する課題に取り組むものであるが、本年度は、a. 中性子対相関の対凝縮エネルギーの定量化手法の開発、b. 中性子超流体の集団励起と中性子過剰原子核の相互作用の焦点を当てて研究を遂行した。
a. 対凝縮はゲージ対称性の自発的破れを引き起こし、アンダーソン・ボゴリューボフ・モードとヒッグス・モードの２つの集団モードが生じる。本研究ではヒッグス・モードの自由度を表現する演算子と、この演算子に関する線形応答の強度関数が、対凝縮エネルギーを定量化するとの着想を得ている。そこで、この着想を確認するために、有限核を対象とした密度汎関数＋線形応答計算を実行し、その数値計算結果の分析から、少なくともスズ同位体鎖ではこの予想が成立することを確認した。予備的結果は物理学会で発表し、現在論文を準備中である。
b. 準１次元格子構造を持つスラブ様の内殻物質に対して、原子核＝スラブの並進運動に対する中性子流体のエントレインメント効果を時間依存密度汎関数理論に基づく数値解析を行った。３次元格子を対象とした先行研究とは異なり、中性子超流体がスラブと逆方向に流れる反エントレインメント効果を見出したことから、その詳細を分析し、論文を投稿した。
2.本研究の主要課題の他の１つは、 rプロセス元素合成の基礎過程の一つである中性子捕獲反応を原子核密度汎関数理論理論に基づいて記述する新しい理論枠組みの構築である。中性子捕獲断面積は光吸収演算子に対する強度関数から構成可能であるが、本研究の第１段階として、低励起状態を初期状態とする光吸収強度関数を計算する理論的手法を開発した。その成果を学術論文として出版した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
中性子星内殻の中性子超流体の研究に関しては、対凝縮エネルギーの定量化手法について主要な成果を得ることができ、論文作成の準備が整いつつある。一方で、エントレインメント効果については論文投稿を行った。また、中性子捕獲反応理論については第１段階の研究は論文発表ができた。これらのことから概ね順調に進展していると評価した。
|
| Strategy for Future Research Activity |
1. 中性子星内殻における中性子超流体の理論研究：中性子星内殻物質の集団励起を原子核密度汎関数理論＋線形応答の枠組みで記述し、超流体音波（アンダーソン・ボゴリューボフ・モード）に対する中性子過剰原子核の影響、すなわち両者の間の相互作用を分析する。対応するボーズ凝縮系での超流体音波と比較することで、相互作用の特徴を考察する。
2. 中性子捕獲反応に関しては、第１ステップの成果を発展させ、中性子捕獲団面積を密度汎関数理論＋線形応答の枠組みで記述する定式化を完成させる。この定式化に基づいた数値計算により原子核の集団励起などの多体相関が断面積に及ぼす効果を考察する。
|
| Causes of Carryover |
コロナ禍の影響により学会発表や研究打ち合わせをオンラインで行わざるをえず、旅費等の使用が計画を下回ったため。
|
