原子核構造の精密計算と時間反転対称性の破れによる電気双極子モーメント

• 研究課題/領域番号: 16K05341
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
• 研究機関: 埼玉大学
• 研究代表者: 吉永 尚孝 埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (00192427)
• 研究分担者: 東山 幸司 千葉工業大学, 創造工学部, 教授 (60433679)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2019年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2018年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2017年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: シッフモーメント / 電気双極子モーメント / CPの破れ / 原子核構造 / 八重極振動 / 殻模型 / 原子核理論 / 電気双極子

研究成果の概要

本研究の成果は，電気双極子モーメント(EDM)の観測実験が盛んにおこなわれている水銀199原子について，原子核のシッフモーメントを計算し，原子のEDMを評価したことである。パリティと時間反転対称性(PT)を破る相互作用により生じる，重い原子核に対するシッフモーメントの理論研究は，これまで平均場模型による計算しか行われていなかったが，本研究により初めて平均場を超えた枠組みによる数値解析に成功した。本研究の結果により，PTを破る相互作用により生じるシッフモーメントは特定のエネルギーレベルの寄与が重要であることが明らかになった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究により大きなEDMを持つ原子を理論的に予言し、実験を行うべき原子を特定することはEDMの探求に大きな貢献となる。また本研究の対象とする原子核は、速い中性子捕獲反応（R-process）により生成された元素を多く含み、宇宙での元素合成の解明への応用としても重要な役割を果たす。本研究の特色の一つは中重核領域で、殻模型を用いて原子核構造を解析し、質量数100以上の重い領域でシッフモーメント及びEDMを評価することである。質量数220領域でのEDMの計算は平均場計算を含めても、計算自体がほとんど行われておらず学術的意義や社会的意義がある。

研究成果

• [雑誌論文] Nuclear matrix elements of neutrinoless double beta decay for masses 130 and 136 in the shell model (2020)
  • 著者名/発表者名: K. Higashiyama, K. Yanase, N. Yoshinaga, A. Umeya, A. Uehara, E. Teruya
  • 雑誌名: Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics 巻: 47 号: 3 ページ: 035102-035116
  • DOI: 10.1088/1361-6471/ab5400
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Isomer spectroscopy in Ba133 and high-spin structure of Ba134 (2019)
  • 著者名/発表者名: Kaya L.、Vogt A.、Reiter P.、Siciliano M.、Shimizu N.、Utsuno Y.、他計70名
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 100 号: 2 ページ: 024323-024323
  • DOI: 10.1103/physrevc.100.024323
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Deformation of neutron stars due to poloidal magnetic fields (2019)
  • 著者名/発表者名: Yanase K、Yoshinaga N、Nakano E、Watanabe C
  • 雑誌名: Progress of Theoretical and Experimental Physics 巻: 83-E01 号: 8 ページ: 1-14
  • DOI: 10.1093/ptep/ptz074
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Electric dipole moment of 199Hg atom from P, CP-odd electron-nucleon interaction (2019)
  • 著者名/発表者名: K. Yanase, N. Yoshinaga, K. Higashiyama, N. Yamanaka
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW D 巻: 99-075021 号: 7 ページ: 1-13
  • DOI: 10.1103/physrevd.99.075021
  • 査読あり
• [雑誌論文] 反磁性原子の電気双極子モーメントで探る新物理 (2018)
  • 著者名/発表者名: 山中長閑, 吉永尚孝, 旭耕一郎
  • 雑誌名: 日本物理学会誌 巻: 73 ページ: 382-385
  • NAID: 130007590640
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nuclear Schiff Moments in Medium and Heavy Nuclei (2018)
  • 著者名/発表者名: Naotaka Yoshinaga, Eri Teruya, Koji Higashiyama and Kota Yanase
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc. 巻: 23-012034 ページ: 1-6
  • DOI: 10.7566/jpscp.23.012034
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Shell Model Study of Nuclei around Mass 100 (2018)
  • 著者名/発表者名: Koji Higashiyama, Naotaka Yoshinaga and Kota Yanase
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc. 巻: 23-013002 ページ: 1-4
  • DOI: 10.7566/jpscp.23.013002
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Quark Star in a Strong Magnetic Field (2018)
  • 著者名/発表者名: Kaiyu Itokazu, Kota Yanase, and Naotaka Yoshinaga
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc. 巻: 23-013003 ページ: 1-4
  • DOI: 10.7566/jpscp.23.013003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Shell-model study of Pb, Bi, Po, At, Rn, and Fr isotopes with masses from 210 to 217 (2018)
  • 著者名/発表者名: K. Yanase, E. Teruya, K. Higashiyama, and N. Yoshinaga
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW C 巻: 98-014308 号: 1 ページ: 1-18
  • DOI: 10.1103/physrevc.98.014308
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-spin structure in the transitional nucleus 131Xe: Competitive neutron and proton alignment in the vicinity of the N = 82 shell closure (2018)
  • 著者名/発表者名: L. Kaya, A. Vogt, P. Reiter, M. Siciliano, B. Birkenbach, A. Blazhev, L. Coraggio, E. Teruya, N. Yoshinaga, K. Higashiyama, 他
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW C 巻: 98-014309 号: 1 ページ: 1-19
  • DOI: 10.1103/physrevc.98.014309
  • 査読あり
• [雑誌論文] Octupole phonon model based on the shell model for octupole vibrational states (2018)
  • 著者名/発表者名: N. Yoshinaga, K. Yanase, K. Higashiyama, and E. Teruya
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW C 巻: 98-044321 号: 4 ページ: 1-8
  • DOI: 10.1103/physrevc.98.044321
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin polarized phases in strongly interacting matter: Interplay between axial-vector and tensor mean fields (2018)
  • 著者名/発表者名: Tomoyuki Maruyama, Eiji Nakano, Kota Yanase and Naotaka Yoshinaga
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW D 巻: 97-114014 号: 11 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1103/physrevd.97.114014
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Structure of nuclei with masses 76 and 82 and nuclear matrix elements of neutrinoless double beta decay (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoshinaga N、Yanase K、Higashiyama K、Teruya E、Taguchi D
  • 雑誌名: Progress of Theoretical and Experimental Physics 巻: 2018 号: 2 ページ: 1-19
  • DOI: 10.1093/ptep/ptx174
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Neutrinoless Double-beta Decay Rates Around Mass 80 In The Nuclear Shell Model (2017)
  • 著者名/発表者名: Yanase Kota、Yoshinaga Naotaka、Higashiyama Koji、Teruya Eri、Taguchi Daisuke
  • 雑誌名: Poster of Science 巻: INPC2016 ページ: 1-8
  • DOI: 10.22323/1.281.0241
• [雑誌論文] Probing exotic phenomena at the interface of nuclear and particle physics with the electric dipole moments of diamagnetic atoms: A unique window to hadronic and semi-leptonic CP violation (2017)
  • 著者名/発表者名: N. Yamanaka, B.K. Sahoo, N. Yoshinaga, T. Sato, K. Asahi, and B.P. Das
  • 雑誌名: Eur. Phys. J. A 巻: 53 ページ: 1-49
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Isomers and high-spin structures in the N = 81 isotones 135Xe and 137Ba (2017)
  • 著者名/発表者名: A. Vogt, B. Birkenbach, P. Reiter, A. Blazhev, M. Siciliano, K. Hady´nska-Klek, J.J. Valiente-Dobon, C. Wheldon, E. Teruya, N. Yoshinaga,他（88名中10番目）
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 95 号: 2 ページ: 024316-024316
  • DOI: 10.1103/physrevc.95.024316
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Large-scale shell model study of the newly found isomer in 136La (2016)
  • 著者名/発表者名: E.Teruya, N.Yoshinaga, K.Higashiyama, H.Nishibata, A.Odahara, T.Shimoda
  • 雑誌名: Phys. Rev. C 巻: 94 号: 1 ページ: 014317-014317
  • DOI: 10.1103/physrevc.94.014317
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Large-scale shell-model calculation of nuclei around mass 210 (2016)
  • 著者名/発表者名: E. Teruya, N. Yoshinaga, and K. Higashiyama
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 93 号: 6 ページ: 064327-064327
  • DOI: 10.1103/physrevc.93.064327
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] 重い原子核での殻模型計算におけるテンソル力の役割 (2020)
  • 著者名/発表者名: 吉永尚孝, 江幡修一郎, 渡邊千夏, 東山幸司
  • 学会等名: 日本物理学会
• [学会発表] Mo-Ru-Pd領域の原子核における二重ベータ崩壊核行列要素 (2020)
  • 著者名/発表者名: 東山幸司, 吉永尚孝
  • 学会等名: 日本物理学会
• [学会発表] 強磁場のHybrid starにおけるMR relation (2020)
  • 著者名/発表者名: 渡邊千夏, 吉永尚孝, 柳瀬宏太
  • 学会等名: 日本物理学会
• [学会発表] 鉛208付近での有効電荷の殻模型による評価 (2019)
  • 著者名/発表者名: 吉永尚孝, 東山幸司, 梅谷篤史, 柳瀬宏太
  • 学会等名: 日本物理学会
• [学会発表] 質量数130領域の奇核のE1遷移 (2019)
  • 著者名/発表者名: 東山幸司, 吉永尚孝, 柳瀬宏太
  • 学会等名: 日本物理学会
• [学会発表] Hybrid starにおけるMR relation (2019)
  • 著者名/発表者名: 渡邊千夏, 栁瀬宏太, 吉永尚孝
  • 学会等名: 日本物理学会
• [学会発表] Nuclear Schiff moments of Hg isotopes in the nuclear shell model (2019)
  • 著者名/発表者名: N. Yoshinaga, K. Yanase, K. Higashiyama
  • 学会等名: INPC2019
  • 国際学会
• [学会発表] Magnetized rotational neutron stars and the MR relation (2019)
  • 著者名/発表者名: C. Watanabe, K. Yanase, N. Yoshinaga
  • 学会等名: INPC2019
  • 国際学会
• [学会発表] Neutrinoless double-beta decay rates around mass 130 in the nuclear shell model (2018)
  • 著者名/発表者名: Ai Uehara, Naotaka Yoshinaga, Kota Yanase, Chinatsu Watanabe
  • 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] Large-scale shell-model calculation and nuclear Schiff moment of 199Hg (2018)
  • 著者名/発表者名: Kota Yanase, Koji Higashiyama, Eri Teruya, Naotaka Yoshinaga
  • 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] Large-scale shell-model calculations on nuclei around mass 210 (2018)
  • 著者名/発表者名: Naotaka Yoshinaga, Kota Yanase, Koji Higashiyama, Eri Teruya
  • 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] Spin Polarized Phases in Quark Matter: Interplay between Axial-vector and Tensor (2018)
  • 著者名/発表者名: Tomoyuki Maruyama, Eiji Nakano, Kota Kota Yanase, Naotaka Yoshinaga
  • 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] Magnetized rotational neutron stars and mass-radius relations (2018)
  • 著者名/発表者名: Chinatsu Watanabe, Kota Yanase, Naotaka Yoshinaga, Ai Uehara
  • 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] Neutrinoless double-beta decay rates around mass 130 in the nuclear shell model (2018)
  • 著者名/発表者名: Naotaka Yoshinaga, Koji Higashiyama
  • 学会等名: nucleus-nucleus collisions 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Magnetized rotational neutron stars and mass-radius relations (2018)
  • 著者名/発表者名: Chinatsu Watanabe, Kota Yanase, Naotaka Yoshinaga
  • 学会等名: nucleus-nucleus collisions 2018
  • 国際学会
• [学会発表] 殻模型計算によるヨウ素126ダブレットバンドの解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 柳瀬宏太, 吉永尚孝, 東山幸司
  • 学会等名: 日本物理学会
• [学会発表] 100領域でのニュートリノレスダブルベータ崩壊の核行列要素 (2018)
  • 著者名/発表者名: 吉永尚孝, 柳瀬宏太, 東山幸司
  • 学会等名: 日本物理学会
• [学会発表] Mo-Ru-Pd領域の原子核の励起メカニズム (2018)
  • 著者名/発表者名: 東山幸司, 吉永尚孝, 柳瀬宏太
  • 学会等名: 日本物理学会
• [学会発表] 回転を考慮した磁化した中性子星のMR相関 (2018)
  • 著者名/発表者名: 渡邊千夏, 柳瀬宏太, 吉永尚孝
  • 学会等名: 日本物理学会
• [学会発表] 208Pb付近の有効電荷の軌道による依存性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 吉永尚孝, 柳瀬宏太, 東山幸司, 梅谷篤史
  • 学会等名: 日本物理学会
• [学会発表] 原子核殻模型による199Hgのシッフモーメントの評価 (2018)
  • 著者名/発表者名: 柳瀬宏太, 吉永尚孝, 東山幸司, 梅谷篤史
  • 学会等名: 日本物理学会
• [学会発表] Mo-Ru-Pd領域の殻模型計算 (2018)
  • 著者名/発表者名: 東山幸司, 吉永尚孝, 柳瀬宏太
  • 学会等名: 日本物理学会
• [学会発表] 質量数200領域の殻模型計算 (2018)
  • 著者名/発表者名: 上原あい, 星野遥, 柳瀬宏太, 吉永尚孝
  • 学会等名: 日本物理学会
• [学会発表] Calculation of nuclear matrix elements for double beta decay (2018)
  • 著者名/発表者名: 吉永尚孝
  • 学会等名: 日本物理学会
• [学会発表] コア励起を入れた殻模型の鉛領域核への適用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 吉永尚孝, 東山幸司, 柳瀬宏太, 照屋絵理
  • 学会等名: 日本物理学会
• [学会発表] 質量数100領域の原子核の生成座標法による解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 東山幸司, 吉永尚孝, 柳瀬宏太
  • 学会等名: 日本物理学会
• [学会発表] 質量数200領域の原子核のシッフモーメント (2017)
  • 著者名/発表者名: 照屋絵理, 吉永尚孝, 東山幸司, 柳瀬宏太
  • 学会等名: 日本物理学会
• [学会発表] 殻模型によるニュートリノを放出する二重ベータ崩壊の核行列要素計算 (2017)
  • 著者名/発表者名: 柳瀬宏太, 吉永尚孝, 東山幸司, 梅谷篤史
  • 学会等名: 日本物理学会
• [学会発表] 異常磁気モーメントの影響を考慮したハイブリッド星の質量 (2017)
  • 著者名/発表者名: 糸数海雄, 柳瀬宏太, 吉永尚孝
  • 学会等名: 日本物理学会
• [学会発表] 能動帰還型核スピンメーザーにおける帰還磁場印加方式と周波数安定性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 佐藤智哉, 市川雄一, 井上壮志, 内山愛子, 高峰愛子, 小島修一郎, 舟山智歌子, 田中俊也, 坂本雄, 大友祐一, 平尾千佳, 近森正敏, 彦田絵里, 古川武, 吉見彰洋, C.P. Bidinosti, 猪野隆, 上野秀樹, 松尾由賀利I, 福山武志, 吉永尚孝, 酒見泰寛, 旭耕一郎
  • 学会等名: 日本物理学会第７２回年次年会
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス（大阪府大阪市）
• [学会発表] 中重核での有効電荷の単一粒子軌道による変化 (2017)
  • 著者名/発表者名: 吉永尚孝, 照屋絵理, 東山幸司, 梅谷篤史
  • 学会等名: 日本物理学会第７２回年次年会
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス（大阪府大阪市）
• [学会発表] 原子核シッフモーメントの理論的評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: 照屋絵理, 吉永尚孝, 東山幸司
  • 学会等名: 日本物理学会第７２回年次年会
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス（大阪府大阪市）
• [学会発表] 質量数100領域の原子核の殻模型的アプローチ (2017)
  • 著者名/発表者名: 東山幸司, 吉永尚孝, 照屋絵理
  • 学会等名: 日本物理学会第７２回年次年会
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス（大阪府大阪市）
• [学会発表] 質量数130領域でのニュートリノレスダブルベータ崩壊行列要素 (2017)
  • 著者名/発表者名: 柳瀬宏太, 吉永尚孝, 東山幸司, 照屋絵里
  • 学会等名: 日本物理学会第７２回年次年会
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス（大阪府大阪市）
• [学会発表] 208Pb周辺核の八重極相関 (2016)
  • 著者名/発表者名: 照屋絵理, 吉永尚孝, 東山幸司
  • 学会等名: 日本物理学会2016年秋季大会
  • 発表場所: 宮崎大学木花キャンパス（宮崎県宮崎市）
• [学会発表] 2ニュートリノベータ崩壊核行列要素の有効相互作用依存性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 吉永尚孝, 東山幸司, 照屋絵理, 柳瀬宏太
  • 学会等名: 日本物理学会2016年秋季大会
  • 発表場所: 宮崎大学木花キャンパス（宮崎県宮崎市）
• [学会発表] 質量数100領域の奇核・奇奇核の殻模型計算 (2016)
  • 著者名/発表者名: 東山幸司, 吉永尚孝, 照屋絵理
  • 学会等名: 日本物理学会2016年秋季大会
  • 発表場所: 宮崎大学木花キャンパス（宮崎県宮崎市）
• [学会発表] Neutrinoless Double-beta decay rates around mass 80 in the nuclear shell model (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Yanase, N. Yoshinaga, E. Teruya, K. Higashiyama
  • 学会等名: International Nuclear Physics Conference 2016
  • 発表場所: Adelaide Convention Centre (Australia Adelaide)
  • 国際学会
• [学会発表] Schiff moments of Xe isotopes in the nuclear shell model (2016)
  • 著者名/発表者名: N. Yoshinaga, E. Teruya, K. Higashiyama
  • 学会等名: International Nuclear Physics Conference 2016
  • 発表場所: Adelaide Convention Centre (Australia Adelaide)
  • 国際学会
• [学会発表] Shell model calculation of nuclei around 208Pb (2016)
  • 著者名/発表者名: E. Teruya, N. Yoshinaga, K. Higashiyama
  • 学会等名: International Nuclear Physics Conference 2016
  • 発表場所: Adelaide Convention Centre (Australia Adelaide)
  • 国際学会