2021 Fiscal Year Annual Research Report
Four-body scattering theory on resonant core in muon catalyzed fusion
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20K14381
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
山下 琢磨 東北大学, 高度教養教育・学生支援機構, 助教 (40844965)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ミュオン / 核融合 / エキゾチックアトム / 原子・分子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、負ミュオン（μ）が核融合反応を媒介するミュオン触媒核融合(μCF)を、量子散乱理論検証の舞台として位置付けた。特に、電子雲中の準安定核のような，軽粒子を纏った小さな準安定量子系「共鳴コア」に着目し、その形成・崩壊過程を精密な理論計算から明らかにすることを目的とした。本年度は、電子雲中でのミュオン分子共鳴コアのエネルギー準位・構造を四粒子計算によって明らかにした。二つの重水素核dとミュオンが結合したddμ分子は、dμ(n=2)+dのしきいエネルギー下に多数の共鳴状態が存在することが知られている。電子雲中では、ddμ共鳴状態はdμ-d間の双極子-イオン相互作用が電子によって阻害されるため、準位の変化や消失が予想される。本研究により、高い振動状態に対応する共鳴準位は有限体積効果によって大きく不安定化するが、二原子分子的なdμ-de結合によって安定化し、準位の消失を免れることが明らかになった。理論の実験的検証のため、ddμ共鳴状態の輻射解離過程の計算に研究を展開した。電子をまとったddμ共鳴状態の崩壊には、余剰エネルギーを粒子間の相対運動で共有する無輻射解離過程（オージェ遷移）と、光子（X線）を放出して解離する輻射解離過程が存在する。孤立したddμ共鳴状態では輻射解離過程の寄与が大きいことが知られている。ddμ共鳴状態の輻射解離スペクトルを回転量子数3まで、振動量子数8までの範囲で、網羅的に計算し、明らかにした。加えて、この共鳴状態がミュオン触媒核融合の運動学的解析に与える影響を考察し、新しいモデルは既存の実験値をよく再現することを示した。
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Research Products
(9 results)
