2020 Fiscal Year Annual Research Report
Calculation of double-beta decay nuclear matrix elements using the finite-amplitude method for nuclear density functional theory
Publicly Offered Research
| Project Area | Unraveling the History of the Universe and Matter Evolution with Underground Physics |
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| Project/Area Number |
20H05242
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
日野原 伸生 筑波大学, 計算科学研究センター, 助教 (80511435)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 二重ベータ崩壊 / 原子核構造 / 原子核密度汎関数法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
半減期が測定されている2つのニュートリノを放出する二重ベータ崩壊の原子核行列要素を原子核密度汎関数理論に基づいて計算することで、アイソスカラー型中性子ー陽子対相関の結合定数の不定性を減らし、ニュートリノレス二重ベータ崩壊の原子核行列要素の値の精度を高めることが本研究課題の目的である。
ノースカロライナ大学で開発された中性子ー陽子チャネルの有限振幅法を用いて二重ベータ崩壊の原子核行列要素計算を二重複素積分によって計算を行っている。広い模型空間を使って実行できるように計算コードの並列化を行った。計算時間の大部分を占める被積分関数の計算部分の並列化により、調和振動子で20主量子数程度の広い模型空間を用いた二重ベータ崩壊の原子核行列要素計算が可能となった。また、二重ベータ崩壊の中間状態核のすべての状態の足し上げに対応する複素積分では、2ニュートリノを放出する二重ベータ崩壊の行列要素の場合、用いる積分経路によって行列要素の収束性が異なることがわかったため、収束性のよい積分経路を設定した。Skyrme型密度汎関数を用いた行列対角化による先行研究で計算された76Ge, 130Te, 136Xe, 150Ndの4つの核の原子核行列要素とアイソスカラー型中性子ー陽子対相関の結合定数依存性の比較を行った。先行研究と同様の結合定数依存性を再現することができたが、行列要素の値に数倍のずれが見られるため、中間状態核の重なり積分の計算の部分を中心に計算の見直しを行っている。
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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
2つのニュートリノを放出する二重ベータ崩壊の行列要素計算のためのコードの並列化も完了し、広い模型空間を用いた大規模計算の場合でも計算時間や使用メモリ量等に問題がないことがわかった。まだ先行研究と少し合わないところが残ってはいるものの、おおむね計画通りに進展がある。
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| Strategy for Future Research Activity |
異なった手法で計算された先行研究の結果の再現にまずは取り組み、その後すべての二重ベータ崩壊原子核の計算、中性子ー陽子部分をベータ崩壊などの記述に最適化した原子核密度汎関数を用いて二重ベータ崩壊原子核行列要素の計算を行い、ベンチマーク結果として示す。以上の内容を論文としてまとめる。また、ニュートリノレス二重ベータ崩壊の計算に向けた実装を開始する。
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Research Products
(4 results)
