2022 Fiscal Year Research-status Report
クラスター展開の新方法による多体相関の記述と不安定核におけるテンソル力の役割
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22K03643
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| Research Institution | Osaka Institute of Technology |
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Principal Investigator |
明 孝之 大阪工業大学, 工学部, 教授 (20423212)
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2022-04-01 – 2026-03-31
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| Keywords | 核力 / テンソル力 / クラスター / 第一原理計算 / 分子動力学 / 高運動量 / 共鳴 / 複素スケーリング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1) 現実的核力を用いて有限系と無限系の原子核を記述する理論体系を構築した。1-a)「テンソル最適化反対称化分子動力学」(TOAMD)において、短距離斥力の相関を取り入れるために「ユニタリー相関演算子法」(UCOM)を採用する方針を立てた。本年度はその定式化に取り組み、完了することができた。今後はTOAMD+UCOMのコード作成を行い、原子核の数値計算を実行する。1-b) TOAMDの相関関数と同等である高運動量を持つ核子対を同時に2対までAMD基底関数に含めた第一原理計算を論文として公表した。特に核子のガウス波束が空間的に縮まった基底が重要であることが新たに判明した。1-c) 無限核物質に対して1-b)と同様に高運動量を持つ核子対を基底関数に用いることで状態方程式を記述した。テンソル力を陽に扱うことで対称核物質のエネルギーの密度依存性に関する飽和性を説明した。
2) 原子核クラスター模型に複素スケーリング法を用いて共鳴状態の解析を進めた。2-a) 不安定原子核に現れる新奇な共鳴状態を予言した。特に8Heにおいてα粒子と外殻中性子群が互いに逆位相で振動するソフトダイポール共鳴を予言し、電気双極子遷移への寄与を示した。今後の実験による検証が期待される。2-b) 量子共鳴状態は複素エネルギーとともに一般の物理量について複素期待値を示す。この解釈を与える方法を提案した。具体的にはグリーン関数を用いて複素期待値をエネルギーに関する強度関数に変換した。2-c) 核子系の反対称化を完全に行う微視的な原子核クラスター模型に複素スケーリング法を用いる理論を構築した。その結果、原子核の共鳴と散乱の記述が可能になった。この理論は1)の原子核模型TOAMDへ適用が可能であり、今後進めていく。
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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
1) 現実的核力に基づく原子核の構造研究について、有限核、無限核物質の両方で成果が学術論文として公表された。テンソル力と短距離斥力に着目し、これらが作る多体相関を扱う理論体系を構築することができた。これらの発展として多体相関をより効率よく取り入れるためのTOAMD+UCOM法の定式化も完了できた。
2) 共鳴の研究に関して、長年、存在が不確定であったソフトダイポール共鳴を理論的に予言した。また共鳴状態が示す物理量の複素期待値の解釈についても、長年の未解決問題であったが、それを解決する理論を構築することができた。
3) 生成座標法に基づく微視的な原子核クラスター模型に対して複素スケーリング法(CSM)が適用できることを理論的に証明した。これによりTOAMD+CSMの枠組みが可能となる。すなわち現実的核力に基づく共鳴と散乱の解析が行えることが判明した。以上の成果により進捗状況は順調であると評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
1) 有限原子核についてTOAMD+UCOM法の計算コードの作成に取り掛かる。この理論により現実的核力を用いてp殻核、sd殻核の数値計算を行う。無限核物質については、これまで採用してきた無限系の一部を取り出す有限粒子数法を用いる。この核物質の基底関数に、TOAMDで成功した相関関数を掛けることで現実的核力が生む相関を取り入れる新しい枠組みを完成させる。相関関数の多重積をクラスター展開することで多体相関を陽に取り入れる。本研究で扱う有限原子核、無限核物質の両方に共通する事柄として、与えられた試行関数から生じる多体相関項を省略せずに全て取り入れることで両理論体系はエネルギー変分原理を保証する。したがって現実的核力に基づく計算で得られたエネルギーの下限値を正しく議論できる利点がある。
2) 現実的核力を用いて原子核の共鳴と散乱を記述するために、複素スケーリング法をTOAMDに適用する。まずはTOAMD+CSMの理論体系を完成させる。その後、軽い核で現れる共鳴や散乱現象を解析する。
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| Causes of Carryover |
大規模な数値計算を行うために購入したワークステーションの価格が想定よりも安く済んだために次年度使用額が生じた。今後は大容量のメモリー等のワークステーションの設備の拡充、および国際学会、国内学会、国内と国外の共同研究者との研究打合せの旅費等に使用する計画である。
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