2021 Fiscal Year Research-status Report
Comprehensive understanding of heavy-ion collision dynamics, pion production and Delta resonance in medium
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21K03528
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
小野 章 東北大学, 理学研究科, 助教 (20281959)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
池野 なつ美 鳥取大学, 農学部, 講師 (30756086)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 重イオン衝突 / π中間子生成 / Δ共鳴 / 輸送模型 / 反対称化分子動力学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
原子核同士の衝突（重イオン衝突）では、例えば通常の約２倍の高密度が実現し、不安定核ビームの利用により陽子中性子の非対称度を変化させることもできる。本研究では、核子多体系としての運動を解く反対称化分子動力学（AMD）に別の輸送模型（sJAM）を組み合わせる枠組みを用いて、衝突ダイナミクスからπ中間子生成などの観測量までの総合的理解を目指している。この年度は、NN→NΔ過程などにおいて核子（N）やΔ共鳴のポテンシャルを適切に取り扱う手法を確立し、それによりπ生成に大きな影響があることがわかってきた。
まず、核子のポテンシャルの運動量依存性の重要性がはっきりした。これは、NN→NΔでΔが作られる際に、始状態のNの運動量は大きいのに対して終状態ではNは低運動量となるからである。核子当たり270 MeVの重イオン衝突では、π生成量は、ポテンシャルを考慮しない場合に比べて一桁大きくなり、以前は実験値を過小評価していたものが過大評価することになった。
また、Δのポテンシャルのアイソベクトル部分（Δの４つの荷電状態間のスプリッティング）については、既存の研究からは確固とした情報が不足しているのであるが、その選択が荷電中間子比にどのように影響するかを調査した。通常は、高密度状態での中性子陽子比（n/p）と荷電π中間子比の間に正の相関があると期待されているのであるが、Δのポテンシャルの選択によってはその相関が小さくなり、逆相関にもなり得ることがわかってきた。
AMDでは核子の状態が位相空間での波束として扱われているが、その運動量幅がどのようにダイナミクスに反映されるかについて考察を行い、関連する論文を発表した。π生成に関連しては、NN→NNやNN→NΔなどの二核子衝突に適切に運動量幅が反映されるように、AMD内での二核子衝突の扱いとsJAMへの接続方法を改善した。
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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
予定していた研究が概ね実施できている。ただし、ポテンシャルがπ中間子生成に及ぼす影響が、当初の予想よりもかなり大きいようなので、今後いっそう詳細な分析を進める必要があると考えている。波束の運動量幅に関する改良など、研究過程で得られた着想による進展もあった。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究を継続して詳細な分析を進め、発展させる。SπRITコラボレーションによる実験データについて、π中間子スペクトルの高運動量部分に高密度化の対称エネルギーが反映されれているという主張が他の研究者により行われているが、この解釈の妥当性を検証したい。また、現在のsJAMではNN→NΔなどの過程の前後でエネルギーが完全に保存するとしているが、短時間であればエネルギー保存は破れてもよいと考えられる（オフシェル効果）ので、それを簡便に取り入れることを検討する。さらに、輸送模型評価プロジェクト（TMEP）での国際共同研究への参画も継続し、核子やΔ共鳴などのポテンシャルを考慮した上での箱の中のテスト計算を実施し、他の模型コードとの比較を行う。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウィルス感染症蔓延のため、予定していた国際会議にはオンラインで出席し、旅費が生じなかった。次年度には対面での国際会議出席を予定しており、主に旅費として使用する予定である。
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