余剰中性子によるクラスター構造安定化機構の解明

• 研究課題/領域番号: 15K17662
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
• 研究機関: 松江工業高等専門学校
• 研究代表者: 須原 唯広 松江工業高等専門学校, 数理科学科, 講師 (10708407)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2018年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2017年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2016年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2015年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
• キーワード: 核構造 / クラスター構造 / 分子動力学 / 現実的核力 / 中性子過剰核

研究成果の概要

余剰中性子が存在するゆえに安定化するクラスター構造の代表例として、14Cにおけるリニアチェイン構造を以前の研究において予言した。これの存在を実験グループとの共同研究により確認した。反応を通して構造を実証するための手法を研究し、αクラスターの空間的な発達の程度を見るためにはα移行反応が有用であることを複数の系で示した。また、現実的核力を用いて原子核構造の研究を行うための理論模型を開発、改良し、それの有用性を確認した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

余剰中性子によって安定化するクラスター構造が実証されたことは重要な学術的意義を持つ。特にそれが半世紀以上に渡って研究されてきたリニアチェイン構造であったことは原子核物理分野へのインパクトは大きかったと評価できる。我々の研究によって発展した様々な理論模型や実験データと構造の情報を結びつけるための手法は、今後原子核構造の理解を進展させていく上で、非常に有用である。特にαクラスター構造の空間的な発達の程度がα移行反応の断面積から直接理解できる可能性を示したことは、クラスター構造研究で得た知見を実証するための方法を新たに与えたと評価できる。

研究成果

• [雑誌論文] Investigation of spatial manifestation of α clusters in 16O via α-transfer reactions (2019)
  • 著者名/発表者名: Fukui Tokuro、Kanada-En'yo Yoshiko、Ogata Kazuyuki、Suhara Tadahiro、Taniguchi Yasutaka
  • 雑誌名: Nuclear Physics A 巻: 983 ページ: 38-52
  • DOI: 10.1016/j.nuclphysa.2018.12.024
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of channel coupling on the elastic scattering of lithium isotopes (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Furumoto, T. Suhara, and N. Itagaki
  • 雑誌名: Physical Reviw C 巻: 97 号: 4 ページ: 044602-044602
  • DOI: 10.1103/physrevc.97.044602
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tensor-optimized high-momentum antisymmetrized molecular dynamics with a bare interaction, and its application to the He4 nucleus (2018)
  • 著者名/発表者名: Lyu Mengjiao、Myo Takayuki、Isaka Masahiro、Toki Hiroshi、Ikeda Kiyomi、Horiuchi Hisashi、Suhara Tadahiro、Yamada Taiichi
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 98 号: 6 ページ: 064002-064002
  • DOI: 10.1103/physrevc.98.064002
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Hybridization of tensor-optimized and high-momentum antisymmetrized molecular dynamics for light nuclei with bare interaction (2018)
  • 著者名/発表者名: Mengjiao Lyu, Masahiro Isaka, Takayuki Myo, Hiroshi Toki, Kiyomi Ikeda, Hisashi Horiuchi, Tadahiro Suhara, and TaiichiYamada
  • 雑誌名: Prog. Theor. Exp. Phys. 巻: 2018, 011D01 号: 1 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1093/ptep/ptx192
  • NAID: 130007647367
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Successive variational method of the tensor-optimized antisymmetrized molecular dynamics for central interaction in finite nuclei (2017)
  • 著者名/発表者名: Takayuki Myo, Hiroshi Toki, Kiyomi Ikeda, Hisashi Horiuchi, and Tadahiro Suhara
  • 雑誌名: Physics Review C 巻: 95 号: 4 ページ: 044314-044314
  • DOI: 10.1103/physrevc.95.044314
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] New successive variational method of tensor-optimized antisymmetrized molecular dynamics for nuclear many-body system (2017)
  • 著者名/発表者名: Takayuki Myo, Hiroshi Toki, Kiyomi Ikeda, Hisashi Horiuchi, and Tadahiro Suhara
  • 雑誌名: Progress of Theoretical and Experimental Physics 巻: 2017 号: 7 ページ: 1-23
  • DOI: 10.1093/ptep/ptx089
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Power series expansion method in tensor{optimized antisymmetrized molecular dynamics beyond the Jastrow correlation method (2017)
  • 著者名/発表者名: Takayuki Myo, Hiroshi Toki, Kiyomi Ikeda, Hisashi Horiuchi, and Tadahiro Suhara
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 96 号: 3 ページ: 1-6
  • DOI: 10.1103/physrevc.96.034309
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-momentum antisymmetrized moleculardynamics compared with tensor-optimized shell model for strong tensor correlation (2017)
  • 著者名/発表者名: Takayuki Myo, Hiroshi Toki, Kiyomi Ikeda, Hisashi Horiuchi, Tadahiro Suhara, Mengjiao Lyu, Masahiro Isaka, and Taiichi Yamada
  • 雑誌名: Progress of Theoretical and Experimental Physics 巻: 2017 号: 11 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1093/ptep/ptx143
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Experimental investigation of linear-chain structured nucleus in 14C (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Yamaguchi, D. Kahl, S. Hayakawa, Y. Sakaguchi, K. Abe, T. Nakao, T. Suhara, N. Iwasa, A. Kim, D.H. Kim, et al.
  • 雑誌名: Phys. Lett. B 巻: 766 ページ: 11-16
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2016.12.050
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Tensor-optimized antisymmetrized molecular dynamics as a successive variational method in nuclear many-body system (2017)
  • 著者名/発表者名: Takayuki Myo, Hiroshi Toki, Kiyomi Ikeda, Hisashi Horiuchi, and Tadahiro Suhara
  • 雑誌名: Physics Letters B 巻: 769 ページ: 213-218
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2017.03.059
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] General transformation of alpha cluster model wave function to jj-coupling shell model in various 4N nuclei (2016)
  • 著者名/発表者名: N. Itagaki, H. Matsuno, and T. Suhara
  • 雑誌名: Progress of Theoretical and Experimental Physics 巻: 2016 号: 9 ページ: 093D01-093D01
  • DOI: 10.1093/ptep/ptw125
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Antisymmetrized molecular dynamics studies for exotic clustering phenomena in neutron-rich nuclei (2016)
  • 著者名/発表者名: M.Kimura, T.Suhara, Y.Kanada-Enyo
  • 雑誌名: European Physical Journal 巻: A52 号: 12 ページ: 373-410
  • DOI: 10.1140/epja/i2016-16373-9
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] One-dimensionality in atomic nuclei: A candidate for linear-chain α clustering in 14C (2016)
  • 著者名/発表者名: A. Fritsch, S. Beceiro-Novo, D. Suzuki, W. Mittig, J. J. Kolata, T. Ahn, D. Bazin, F. D. Becchetti, B. Bucher, Z. Chajecki, X. Fang, M. Febbraro, A. M. Howard, Y. Kanada-En'yo, W. G. Lynch, A. J. Mitchell, M. Ojaruega, A. M. Rogers, A. Shore, T. Suhara, X. D. Tang, R. Torres-Isea, and H. Wang
  • 雑誌名: Phys. Rev. C 巻: 93 号: 1
  • DOI: 10.1103/physrevc.93.014321
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Probing surface distributions of alpha clusters in 20Ne via alpha-transfer reaction (2016)
  • 著者名/発表者名: Tokuro Fukui, Yasutaka Taniguchi, Tadahiro Suhara, Yoshiko Kanada-En'yo, and Kazuyuki Ogata
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 93 号: 3 ページ: 034606-034606
  • DOI: 10.1103/physrevc.93.034606
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 10Be原子核の非弾性散乱断面積の計算とその励起状態の大きさについて (2019)
  • 著者名/発表者名: 古本猛憲, 須原唯広, 板垣直之
  • 学会等名: 日本物理学会第74回年次大会
• [学会発表] Linear-chain and gas-like structures in nuclei near 12C (2018)
  • 著者名/発表者名: Tadahiro Suhara
  • 学会等名: Fourth International Workshop on “State of the Art in Nuclear Cluster Physics”(SOTANCP4)
  • 国際学会
• [学会発表] Tensor-optimized antisymmetrized molecular dynamics with bare forces for light nuclei (2018)
  • 著者名/発表者名: Takayuki Myo, Mengjiao Lyu, Hiroshi Toki, Kiyomi Ikeda, Hisashi Horiuchi, Tadahiro Suhara, Masahiro Isaka, Taiichi Yamada
  • 学会等名: Fourth International Workshop on “State of the Art in Nuclear Cluster Physics”(SOTANCP4)
  • 国際学会
• [学会発表] Reduction of channel coupling effect on Li isotope elastic scatterings by glue-like behaviour of excess neutron (2018)
  • 著者名/発表者名: Takenori Furumoto, Tadahiro Suhara, Naoyuki Itagaki
  • 学会等名: Fourth International Workshop on “State of the Art in Nuclear Cluster Physics”(SOTANCP4)
  • 国際学会
• [学会発表] New variational method of tensor-optimized antisymmetrized molecular dynamics with bare nuclear force (2018)
  • 著者名/発表者名: Takayuki Myo, Mengjiao Lyu, Masahiro Isaka, Hiroshi Toki, Hisashi Horiuchi, Kiyomi Ikeda, Tadahiro Suhara, Taiichi Yamada
  • 学会等名: 5th Joint Meeting of the APS Division of Nuclear Physics and the Physical Society of Japan
  • 国際学会
• [学会発表] クラスター構造とクラスターの壊れ (2018)
  • 著者名/発表者名: 須原唯広
  • 学会等名: 市大ワークショップ「原子核のダイナミクスの現状と展望」 ～Highlights and Outlooks on Dynamics of Atomic Nuclei～
  • 招待講演
• [学会発表] クラスター・シェル競合によるクラスター構造の変化 (2017)
  • 著者名/発表者名: 須原 唯広
  • 学会等名: 研究会「クラスター・平均場の両側面からみる原子核構造の多様性とそのダイナミクス」
  • 発表場所: 大阪市立大学
  • 年月日: 2017-01-19
• [学会発表] Linear-chain and gas-like structures in nuclei near 12C (2017)
  • 著者名/発表者名: Tadahiro Suhara
  • 学会等名: Workshop on Nuclear Cluster Physics (WNCP2017)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 凝縮状態における平均場の変形とクラスターの変形 (2017)
  • 著者名/発表者名: 須原唯広
  • 学会等名: RIBF理論若手放談会：エキゾチック核物理の広がり
  • 招待講演
• [学会発表] 炭素周辺核のクラスター構造 (2017)
  • 著者名/発表者名: 須原唯広
  • 学会等名: RCNP研究会「核子・ストレンジネス多体系におけるクラスター現象」
  • 招待講演
• [学会発表] α-cluster breaking effects on cluster structures in 12C (2016)
  • 著者名/発表者名: Tadahiro Suhara
  • 学会等名: 11th International Conference on Clustering Aspects of Nuclear Structure and Dynamics (Cluster16)
  • 発表場所: Napoli, Italy
  • 年月日: 2016-05-23
  • 国際学会
• [学会発表] テンソル最適化反対称化分子動力学による4Heの励起状態 (2016)
  • 著者名/発表者名: 須原唯広、明孝之、土岐博、堀内昶、池田清美
  • 学会等名: 日本物理学会第71回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大学
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] テンソル最適化反対称化分子動力学を用いたp殻核の研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 須原唯広、明孝之、土岐博、堀内昶、池田清美
  • 学会等名: 日本物理学会2015年秋季大会
  • 発表場所: 大阪市立大
  • 年月日: 2015-09-25
• [学会発表] 12C, 16Oにおけるクラスター構造とモノポール遷移 (2015)
  • 著者名/発表者名: 須原唯広
  • 学会等名: RCNP研究会「アイソスカラー型単極遷移で探る原子核の励起状態とクラスター構造」
  • 発表場所: 大阪大学RCNP
  • 年月日: 2015-07-16