2022 Fiscal Year Research-status Report
Study on alpha emission in medium-heavy nuclei based on comprehensive nuclear models
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21K03561
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| Research Institution | Kansai University |
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Principal Investigator |
伊藤 誠 関西大学, システム理工学部, 教授 (30396600)
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2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | α崩壊 / 核変換 / αクラスター模型 / 殻模型 / 平均場模型 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、質量数が数十から100程度の原子核に放射線を照射して誘発される「人工α崩壊」のメカニズムを解明することである。原子核の基底状態、低励起状態は「殻模型」、「平均場模型」と呼ばれる独立粒子描像に基づいた模型により記述される。しかしながら、最近の研究によって人工α崩壊の低エネルギー領域の強度分布は、α粒子の塊(αクラスター)の核内での形成確率が増大していることが指摘されている。
これまでのα崩壊の記述には、核内にα粒子をアプリオリに仮定する「αクラスター模型」が成功を収めてきた。本研究では、このαクラスター模型を拡張し、殻模型、平均場模型の要素までを包括した計算・分析を行うことである。具体的には、αクラスター模型を主軸としつつ、α崩壊の始状態と終状態に対して、殻模型と平均場模型に基づくα粒子の崩れの効果を取り入れる。
α崩壊前の始状態にある原子核は基底状態にあり、殻模型構造が発現している。そのため、殻模型構造内にα粒子が形成される振幅を評価する必要がある。一方、α崩壊する終状態には、α粒子が残留核に再び融合し複合核状態を形成する過程が存在し、その過程に起因するエネルギー幅が存在する。始状態においてαクラスターが形成される確率振幅は、殻模型―αクラスター模型の波動関数の重なり積分(オーバーラップ積分)により評価する。一方、終状態に対するエネルギー幅の効果は、平均場模型による融合反応のシミュレーションから評価する。これらの効果を取り入れてα崩壊強度のエネルギー分布の計算を行い、実験データとの比較および予言を行う。
2022年度は、オーバーラップ計算を拡張し、ハミルトニアン行列の計算方法を確立し、それを散乱問題へ応用した。一方、α散乱の光学模型の分析を行い、融合反応のエネルギー幅についても評価を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
本研究で最も要となる計算手法は、①殻模型とαクラスター模型のオーバーラップ計算、②α粒子の融合反応にともなうエネルギー幅(融合幅)の評価、の2点である。①のオーバーラップ計算については、2021年度に確立したが、この手法を拡張し、殻模型状態とクラスター状態の間のハミルトニアン行列要素の計算方法を確立した。その方法を16O＋2中性子(n)、16O＋α粒子系の散乱問題に適用し、散乱強度の計算を行った。一方、②に挙げたα粒子融合反応に対するエネルギー幅(融合幅)の評価については、40Ca+α系に着目し、その光学模型の分析をおこなって、融合幅の評価を勧めた。これらの計算は、主に大学院生が主力となって進められたものである。
当初、②の融合幅の評価は時間依存平均場理論によって評価する予定であったが、この評価はまだ進められていない。計画では申請者が国内の平均場理論研究者との共同研究により、この作業を進めることになっていた。しかしながら、後述する理由により、申請者は2022度から強い体調不良状態に陥ってしまい、研究活動を行うことが困難となってしまい、研究計画を進めることができない状況にある。当然、研究成果の発表なども行えない状況にあり、進捗状況はかなり遅れている状況である。
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| Strategy for Future Research Activity |
2022年度進めた内容は、①16O+2n、16O+αに着目し、殻模型状態とクラスター状態の間の結合を解き、さらに散乱問題を解いて散乱強度を評価した。②40Ca+α系に注目し、光学模型分析によるα融合幅の評価を進めた。今後は、これまで定式化した計算と融合幅計算をより思い現実的な系に適用し、実験データとの比較、予測を行っていくことが肝要である。一方、②の融合幅の計算に関しては、現在進めている光学模型による評価と並列して、平均場理論による計算も行い、その妥当性を検証することが重要であろう。
当面の研究推進の方策は、①、②の計算をより重い系、例えばα+90Zr、α+Cdなどに適用し、より重い原子核におけるクラスター形成確率振幅を分析することであろう。後者はα形成振幅に関する実験データが最近得られているため、その結果も含めて分析をすることが必要である。
しかしながら、申請者は現在強い体調不良状態にあるため、これらの研究活動を進めることが困難な状況にある。研究報告の本旨から外れるが、研究活動の遂行と密接に関係しているため、現在の健康状況を説明しておく。2022年3月に3回目のコロナワクチンの接種を受けたが、その直後から強い体調異常が起こり、その後も体調不良が治癒せず、いわゆるワクチン後遺症という状況に陥ってしまった。接種から既に1年以上が経過しているが、現在も体調不良が続き、ほぼ寝たきりの状況が続いている。従って、論文の執筆、数値計算、出張などといった一連の研究活動が行えない状態にある。現在も治療を続けており、体調回復を待って研究活動を再開したいと考えている。
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| Causes of Carryover |
2022年3月に3回目のコロナワクチンの接種を受けたが、その直後から強い体調異常が起こり、その後も体調不良が治癒せず、いわゆるワクチン後遺症という状況に陥ってしまった。2022年度はずっと体調不良が続き、ほぼ寝たきりの状況が続いていた。従って、論文の執筆、数値計算、出張などといった一連の研究活動が行えない状態にあり、研究費の執行が全く行えなかった。
ワクチン後遺症は1、2年以上という長期間続く疾患として知られており、事実、私は接種から1年以上経った現在も体調不良が続いている。現在治療中であり、体調が回復できれば、国際学会、国内学会での成果発表、論文による誌上発表等を再開し、それに必要な経費として研究費を使用したいと考えている。現在のところ、11月に静岡で開催される国際会議Fusion23に申し込んでおり、それに向けて体調回復することを目指している。
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