2019 Fiscal Year Annual Research Report
核物質中の原子核クラスター形成に関する物理的、化学的アプローチ
Publicly Offered Research
| Project Area | Clustering as a window on the hierarchical structure of quantum systems |
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| Project/Area Number |
19H05140
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
堀内 渉 北海道大学, 理学研究院, 講師 (00612186)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 原子核クラスター / 少数核子系 / ポーラロン描像 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
原子核は陽子と中性子からなる自己束縛系であるが、その内部にはしばしばクラスターと呼ばれる強く束縛した部分系が形成される。近年、原子核内のみならず、中性子星のような高密度天体においてもその役割が注目され、核物質の性質への影響が議論されている。中性子星の内部では物質密度の違いにより、多様な物質相が現れると考えられており、そのような環境下におけるクラスター形成について理論的な研究を行う。
本研究計画は核媒質中における軽い原子核クラスターの役割を、物理的・化学的両側面のアプローチによって明らかにし、物質中におけるクラスター発現・消滅現象の普遍的な理解を目指す。信頼のおける評価の為、高精度少数体計算を実行し、様々な環境下での２～４核子系の束縛エネルギーの密度依存性を調べる（物理的アプローチ）。同時にポーラロン描像を用いた化学的アプローチによって、クラスターの有効質量変化を評価し、核媒質-クラスター間及び核媒質中クラスター間相互作用についての知見を得る。
前年度は恒星中で実現されると考えられている熱プラズマ環境中におけるアルファクラスター状態についての知見が得られた。炭素合成において決定的な役割を果たすトリプルアルファ反応において、熱プラズマ中で引き起こされるクーロン遮蔽の効果を原子核状態の有限サイズ効果を取り入れつつ評価した。また、微視的6体計算によるリチウム6の光励起についての研究も行い、その励起機構はクラスター構造を考えることが本質的であることを示した。同時に化学的アプローチによる解析を進めており、前年度は最も簡単な現象論的なアルファ粒子－核子間ポテンシャルを基に、一様核媒質中における有効質量変化の評価を行った。
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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
様々なプラズマ環境中のトリプルアルファ反応についての知見が得られ、研究の今後の発展性を再認識した。化学的アプローチについても研究は進んでおり、核物質中におけるアルファ粒子の役割の理解が深まりつつある。これらの研究は現在誌上論文としてまとめているところである。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は様々な芯核周り及び、最も簡単な一様核物質環境下における少数体計算を実行する、２核子系（重陽子）から計算を始め、３核子系（３重陽子、ヘリウム３）、４核子系（アルファ粒子）へと計算を進めていく。その後中性子星内部で実現していると考えられている様々なパスタ相におけるクラスター状態の研究に進んでいく。空間の次元・対称性・密度といった環境の違いによるクラスターの発現・消滅機構について定量的評価を与えることを目標とする。
同時に化学的アプローチについても研究を進め、様々なパスタ層におけるクラスターの有効質量変化を計算する。物理的アプローチによって得られるクラスターの質量と比較するとともに、核媒質中のクラスター間相互作用についての研究を行う。軽い原子核クラスター間の相互作用を明らかにすることにより、有限温度下で熱的にクラスターが核物質中に混入するという現実的な状況の記述に示唆を与える。
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