大型スーパーコンピュータを用いた大規模殻模型計算による中重核構造の研究

• 研究課題/領域番号: 13J08994
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理(理論)
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 角田 佑介 東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC2)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 2,400千円 (直接経費: 2,400千円); 2014年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円); 2013年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
• キーワード: モンテカルロ殻模型 / 変形共存 / 殻進化 / 不安定核 / 中性子過剰核 / 中重核 / 殻模型 / 原子核構造

研究実績の概要

中重核の性質とその起源を解明するために、スーパーコンピュータを用いた大規模殻模型計算による研究を行った。安定核から不安定核まで幅広い領域の核種を統一的に扱うためには広い模型空間を用いる必要があり、ハミルトニアン行列の厳密対角化による殻模型計算を行うのは計算資源の面から困難であるが、モンテカルロ殻模型法を用いることで広い模型空間での大規模殻模型計算を可能にした。モンテカルロ殻模型法ではスレーター行列式で表される基底の線形結合として各状態の波動関数を表すため、個々の基底の変形度を用いることによって各状態の原子核形状の解析を行うことも可能となる。
本年度はニッケル同位体および銅同位体に重点を置いて計算を行い、励起状態のエネルギーなどの物理量について実験をよく再現する結果が得られた。原子核形状の解析により、陽子数が魔法数28、中性子数が42であるニッケル70においてもニッケル68と同様に球形、オブレート変形、プロレート変形の3つの形状の変形共存が生じていることを理論的に予言した。ニッケル70,72,74,76の8+アイソマー状態の有無や、中性子過剰な銅の奇核の基底状態のスピンの変化と磁気双極子モーメントについて実験をよく再現する結果が得られた。
計算結果に基づいて様々な実験グループとも積極的に共同研究を行っており、本年度にはニッケル68について実験グループと共著の論文が出版され、ニッケル70について実験グループと共著の論文が受理された。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Nature of Isomerism in Exotic Sulfur Isotopes (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Utsuno, N. Shimizu, T. Otsuka, T. Yoshida, and Y. Tsunoda
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 114 号: 3 ページ: 032501-032501
  • DOI: 10.1103/physrevlett.114.032501
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of the low-lying 0+ and 2+ states in 68Ni via β decay of the low-spin 68Co isomer (2015)
  • 著者名/発表者名: F. Flavigny, D. Pauwels, D. Radulov, (16人略), Y. Tsunoda, et al.
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 91 号: 3 ページ: 034310-034310
  • DOI: 10.1103/physrevc.91.034310
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of deformed intruder states in semi-magic 70Ni (2015)
  • 著者名/発表者名: C. J. Chiara, D. Weisshaar, R. V. F. Janssens, Y. Tsunoda, T. Otsuka, J. L. Harker, W. B. Walters, F. Recchia, et al.
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 91 号: 4 ページ: 044309-044309
  • DOI: 10.1103/physrevc.91.044309
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Shape coexistence in 68Ni (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Suchyta, S. N. Liddick, Y. Tsunoda, T. Otsuka, M. B. Bennett, A. Chemey, M. Honma, N. Larson, C. J. Prokop, S. J. Quinn, N. Shimizu, A. Simon, A. Spyrou, V. Tripathi, Y. Utsuno, J. M. VonMoss
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 89 号: 2
  • DOI: 10.1103/physrevc.89.021301
  • 査読あり
• [雑誌論文] Novel shape evolution in exotic Ni isotopes and configuration-dependent shell structure (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Tsunoda, T. Otsuka, N. Shimizu, M. Honma, Y. Utsuno
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 89 号: 3
  • DOI: 10.1103/physrevc.89.031301
  • 査読あり
• [雑誌論文] Novel shape evolution in exotic Ni isotopes and configuration-dependent shell structure (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Tsunoda, T. Otsuka, N. Shimizu, M. Honma, Y. Utsuno
  • 雑誌名: EPJ Web of Conferences 巻: 66 ページ: 2105-2105
  • DOI: 10.1051/epjconf/20146602105
  • 査読あり
• [雑誌論文] Study of nuclei around Z=28 by large-scale shell model calculations (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Tsunoda, T. Otsuka, N. Shimizu, M. Honma, Y. Utsuno
  • 雑誌名: Journal of Physics : Conference Series 巻: 445 ページ: 12028-12028
  • DOI: 10.1088/1742-6596/445/1/012028
• [学会発表] 大規模殻模型計算によるZ=28近傍の核構造の研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 角田佑介、大塚孝治、清水則孝、本間道雄、宇都野穣
  • 学会等名: 日本物理学会第70回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学（東京都新宿区）
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [学会発表] Large-scale shell model calculations for structure of nuclei around Z=28 (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Tsunoda, T. Otsuka, N. Shimizu, M. Honma, Y. Utsuno
  • 学会等名: CMSI International Workshop on New Frontier of Numerical Methods for Many-Body Correlations - Methodologies and Algorithms for Fermion Many-Body Problems
  • 発表場所: 東京大学（東京都文京区）
  • 年月日: 2015-02-18 – 2015-02-21
• [学会発表] Large-scale shell model calculations for structure of nuclei around Z=28 (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Tsunoda, T. Otsuka, N. Shimizu, M. Honma, Y. Utsuno
  • 学会等名: Workshop on "Progress in nuclear shell-model calculations in CNS-RIKEN collaboration"
  • 発表場所: 理化学研究所（埼玉県和光市）
  • 年月日: 2014-11-26 – 2014-11-28
  • 招待講演
• [学会発表] Large-scale shell model calculations for structure of nuclei around Z=28 (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Tsunoda, T. Otsuka, N. Shimizu, M. Honma, Y. Utsuno
  • 学会等名: The International Symposium on Physics of Unstable Nuclei 2014 (ISPUN14)
  • 発表場所: Ho Chi Minh City, Vietnam
  • 年月日: 2014-11-03 – 2014-11-08
• [学会発表] Large-scale shell model calculations for structure of Ni and Cu isotopes (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Tsunoda, T. Otsuka, N. Shimizu, M. Honma, Y. Utsuno
  • 学会等名: Fourth Joint Meeting of the Nuclear Physics Divisions of the American Physical Society and The Physical Society of Japan (HAWAII 2014)
  • 発表場所: Hilton Waikoloa Village, Hawaii, USA
  • 年月日: 2014-10-07 – 2014-10-11
• [学会発表] Large-scale shell model calculations for structure of nuclei around Z=28 (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Tsunoda, T. Otsuka, N. Shimizu, M. Honma, Y. Utsuno
  • 学会等名: The 13th CNS International Summer School
  • 発表場所: 理化学研究所（埼玉県和光市）
  • 年月日: 2014-08-21 – 2014-08-27
• [学会発表] Monte Carlo shell model calculations for nuclei around 68Ni (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Tsunoda, T. Otsuka, N. Shimizu, M. Honma, Y. Utsuno
  • 学会等名: ICNT workshop "Physics of exotic nuclei: Theoretical advances and challenges"
  • 発表場所: 理化学研究所（埼玉県和光市）
  • 年月日: 2014-06-09 – 2014-06-13
• [学会発表] Study of nuclei around Z=28 by large-scale shell model calculations (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Tsunoda, T. Otsuka, N. Shimizu, M. Honma, Y. Utsuno
  • 学会等名: The 2nd Conference on "Advances in Radioactive Isotope Science" (ARIS2014)
  • 発表場所: 東京大学（東京都文京区）
  • 年月日: 2014-06-01 – 2014-06-06
• [学会発表] Monte Carlo shell model calculations for nuclei around 68Ni (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Tsunoda, T. Otsuka, N. Shimizu, M. Honma, Y. Utsuno
  • 学会等名: Workshop "The structure of 68Ni: current knowledge and open questions"
  • 発表場所: KU Lueven, Leuven, Belgium
  • 年月日: 2014-04-23 – 2014-04-24
  • 招待講演
• [学会発表] 大規模殻模型計算によるZ=28近傍核の研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 角田佑介、大塚孝治、清水則孝、本間道雄、宇都野穣
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学湘南キャンパス(神奈川県平塚市)
  • 年月日: 2014-03-29
• [学会発表] 大規模殻模型計算によるZ=28近傍核の研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 角田佑介、大塚孝治、清水則孝、本間道雄、宇都野穣
  • 学会等名: 日本物理学会2013年秋季大会
  • 発表場所: 高知大学朝倉キャンパス(高知県高知市)
  • 年月日: 2013-09-22
• [学会発表] Study of nuclei around Z=28 by large-scale shell model calculations (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Tsunoda, T. Otsuka, N. Shimizu, M. Honma, Y. Utsuno
  • 学会等名: The 12th CNS International Summer School
  • 発表場所: 理化学研究所和光キャンパス(埼玉県和光市)
  • 年月日: 2013-08-31
• [学会発表] Monte Carlo shell model calculations of neutron-rich nuclei (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Tsunoda, T. Otsuka, N. Shimizu, M. Honma, Y. Utsuno
  • 学会等名: The 12th Asia Pacific Physics Conference of AAPPS (APPC12)
  • 発表場所: 幕張メッセ(千葉県千葉市)
  • 年月日: 2013-07-16
• [学会発表] Study of nuclei around Z=28 by large-scale shell model calculations (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Tsunoda, T. Otsuka, N. Shimizu, M. Honma, Y. Utsuno
  • 学会等名: The 12th Asia Pacific Physics Conference of AAPPS (APPC12)
  • 発表場所: 幕張メッセ(千葉県千葉市)
  • 年月日: 2013-07-15
• [学会発表] Study of nuclei around Z=28 by large-scale shell model calculations (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Tsunoda, T. Otsuka, N. Shimizu, M. Honma, Y. Utsuno
  • 学会等名: The 25th International Nuclear Physics Conference (INPC 2013)
  • 発表場所: the Palazzo dei Congressi (フィレンツェ、イタリア)
  • 年月日: 2013-06-03