輸送理論で解き明かす核反応と核物質におけるクラスター相関

• 研究課題/領域番号: 17K05432
• 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: 東北大学
• 研究代表者: 小野 章 東北大学, 理学研究科, 助教 (20281959)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2018年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2017年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
• キーワード: クラスター / 重イオン衝突 / 輸送理論 / 反対称化分子動力学 / 状態方程式 / 対称エネルギー / 波束 / 位相空間 / π中間子生成 / 輸送模型 / ストッピング / Δ共鳴 / パウリブロッキング / クラスター相関 / 核物質の状態方程式

研究成果の概要

核子多体系の微視的な時間発展理論（輸送模型）である反対称化分子動力学（AMD）を駆使して、重イオン衝突などの時間発展計算を行い、特にクラスターの重要性に着目して研究を行った。理論計算と実験データとの比較により、核反応ダイナミクスの定性的・定量的理解を確立しつつ、様々な密度や陽子中性子非対称度の状態方程式の情報を抽出するとともに、クラスター相関が果たす様々な役割を明らかにした。さらに、国際共同研究により他の輸送模型計算との比較を進め、理論の不定性の根源を究明し、模型を改良と信頼度の向上も実現した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

国内外の加速器施設で行われる重イオン衝突実験では、反応過程で様々な密度や温度の状態が実現するが、その性質（状態方程式）は、中性子星や超新星爆発のような天体現象を理解するためにも不可欠な情報である。本研究で実施したような理論計算は、地上実験での微視的な反応と巨視的な天体現象を結びつけるために重要な役目を果たす。また、量子力学の法則に従う多体系の複雑な時間発展について、クラスター相関等を含め如何に扱い理解するかという問題は、原子核物理に限らず、様々な階層の物理において重要な課題である。

研究成果

• [国際共同研究] Michigan State University/Texas A&M University(米国)
• [国際共同研究] Shanghai Advanced Research Institute/China Institute of Atomic Energy/Sun Yat-sen University(中国)
• [国際共同研究] University of Munich/GSI(ドイツ)
• [国際共同研究] INFN-LNS(イタリア)
• [国際共同研究] IFIN-HH(ルーマニア)
• [国際共同研究] INFN-LNS(イタリア)
• [国際共同研究] Shanghai Advanced Research Institute/China Institute of Atomic Energy/Sun Yat-sen University(中国)
• [国際共同研究] Michigan State University/Texas A&M University(米国)
• [国際共同研究] University of Munich/GSI(ドイツ)
• [国際共同研究] IFIN-HH(ルーマニア)
• [国際共同研究]
• [国際共同研究] INFN Firenze/INFN-LNS(イタリア)
• [国際共同研究] Shangai Advanced Research Institute/China Institute of Atomic Energy/Sun Yat-sen University(中国)
• [国際共同研究] Michigan State University/Texas A&M University(米国)
• [国際共同研究] University of Munich/GSI(ドイツ)
• [国際共同研究] IFIN-HH(ルーマニア)
• [国際共同研究] INFN Firenze/INFN-LNS(イタリア)
• [国際共同研究] Shanghai Advanced Research Institute/China Institute of Atomic Energy/Sun Yat-sen University(中国)
• [国際共同研究] Michigan State University/Texas A&M University/Lawrence Berkeley National Laboratory(米国)
• [国際共同研究] University of Munich/GSI(ドイツ)
• [国際共同研究] IFIN-HH(ルーマニア)
• [国際共同研究]
• [国際共同研究] Shanghai Advanced Research Institute/China Institute of Atomic Energy/Sun Yat-sen University(中国)
• [国際共同研究] Michigan State University/Texas A&M University/Lawrence Berkeley National Laboratory(米国)
• [国際共同研究] INFN-LNS/INFN Firenze(イタリア)
• [国際共同研究] University of Munich/GSI(ドイツ)
• [国際共同研究] IFIN-HH(ルーマニア)
• [国際共同研究]
• [国際共同研究] China Institute of Atomic Energy/Shanghai Institute of Applied Physics/Institute of Modern Physics(中国)
• [国際共同研究] Michigan State University/Texas A&M University(米国)
• [国際共同研究] INFN-LNS/INFN Firenze(イタリア)
• [国際共同研究] Ludwig-Maximilians-University Munich/Johann Wolfgang Goethe University/Universitaet Giessen(ドイツ)
• [国際共同研究] IFIN-HH(ルーマニア)
• [国際共同研究]
• [雑誌論文] Mean-field dependence of fragment-production cross sections in heavy-ion induced reactions calculated by antisymmetrized molecular dynamics (2024)
  • 著者名/発表者名: Mukobara Yuta、Sanami Toshiya、Ono Akira、Inakura Tsunenori、Katabuchi Tatsuya、Chiba Satoshi、Ishizuka Chikako
  • 雑誌名: Journal of Nuclear Science and Technology 巻: 61 号: 2 ページ: 206-217
  • DOI: 10.1080/00223131.2023.2287102
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Comparing pion production in transport simulations of heavy-ion collisions at 270A MeV under controlled conditions (2024)
  • 著者名/発表者名: Xu Jun、Wolter Hermann、Colonna Maria、Cozma Mircea Dan、Danielewicz Pawel、Ko Che Ming、Ono Akira、Tsang ManYee Betty、Zhang Ying-Xun、et al.
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 109 号: 4
  • DOI: 10.1103/physrevc.109.044609
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Examination of cluster production in excited light systems at Fermi energies from new experimental data and comparison with transport model calculations (2023)
  • 著者名/発表者名: Frosin C.、Piantelli S.、Casini G.、Ono A.、Camaiani A.、et al.
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 107 号: 4
  • DOI: 10.1103/physrevc.107.044614
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Collision integral with momentum-dependent potentials and its impact on pion production in heavy-ion collisions (2023)
  • 著者名/発表者名: Ikeno Natsumi、Ono Akira
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 108 号: 4 ページ: 044601-044601
  • DOI: 10.1103/physrevc.108.044601
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Transport model comparison studies of intermediate-energy heavy-ion collisions (2022)
  • 著者名/発表者名: Wolter Hermann、Colonna Maria、Cozma Dan、Danielewicz Pawel、Ko Che Ming、Kumar Rohit、Ono Akira、Tsang ManYee Betty、Xu Jun、Zhang Ying-Xun、et al.
  • 雑誌名: Progress in Particle and Nuclear Physics 巻: 125 ページ: 103962-103962
  • DOI: 10.1016/j.ppnp.2022.103962
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Isoscaling in central Sn+Sn collisions at 270 MeV/u (2022)
  • 著者名/発表者名: Lee J. W.、Tsang M. B.、Tsang C. Y.、Wang R.、Barney J.、Estee J.、Isobe T.、Kaneko M.、Kurata-Nishimura M.、Lynch W. G.、Murakami T.、Ono A.、Souza S. R.、et al.
  • 雑誌名: The European Physical Journal A 巻: 58 号: 10 ページ: 201-201
  • DOI: 10.1140/epja/s10050-022-00851-2
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Phase-space consideration on barrier transmission in a time-dependent variational approach with superposed wave packets (2022)
  • 著者名/発表者名: Ono Akira
  • 雑誌名: Physics Letters B 巻: 826 ページ: 136931-136931
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2022.136931
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Comparison of heavy-ion transport simulations: Mean-field dynamics in a box (2021)
  • 著者名/発表者名: Colonna Maria、Zhang Ying-Xun、Wang Yong-Jia、Cozma Dan、Danielewicz Pawel、Ko Che Ming、Ono Akira、Tsang Manyee Betty、Wang Rui、Wolter Hermann、Xu Jun、Zhang Zhen et al.
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 104 号: 2
  • DOI: 10.1103/physrevc.104.024603
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Rapidity distributions of Z=1 isotopes and the nuclear symmetry energy from Sn+Sn collisions with radioactive beams at 270 MeV/nucleon (2021)
  • 著者名/発表者名: Kaneko M.、Murakami T.、Isobe T.、Kurata-Nishimura M.、Ono A.、Ikeno N.、Barney J.、Cerizza G.、Estee J.、Jhang G.、Lee J.W.、Lynch W.G.、Santamaria C.、Tsang C.Y.、Tsang M.B.、Wang R.、Ahn D.S.、Atar L.、Aumann T.、Baba H.、Kondo Y., 他
  • 雑誌名: Physics Letters B 巻: 822 ページ: 1366811-8
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2021.136681
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Isospin diffusion measurement from the direct detection of a quasiprojectile remnant (2021)
  • 著者名/発表者名: A. Camaiani, G. Casini, S. Piantelli, A. Ono, et al.
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 103 号: 1
  • DOI: 10.1103/physrevc.103.014605
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Isospin transport phenomena for the systems Kr80+Ca40,48 at 35 MeV/nucleon (2021)
  • 著者名/発表者名: S. Piantelli, G. Casini, A. Ono, et al.
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 103 号: 1
  • DOI: 10.1103/physrevc.103.014603
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Symmetry energy investigation with pion production from Sn+Sn systems (2021)
  • 著者名/発表者名: G. Jhang, J. Estee, J. Barney, G. Cerizza, M. Kaneko, J.W. Lee, W.G. Lynch, T. Isobe, M. Kurata-Nishimura, T. Murakami, C.Y. Tsang, M.B. Tsang, R. Wang, et al., M. Colonna, D. Cozma, P. Danielewicz, H. Elfner, N. Ikeno, C.M. Ko, J. Mohs, D.Oliinychenko, A. Ono, J. Su, Y.J. Wang, H. Wolter, J. Xu, Y.X. Zhang, Z. Zhang
  • 雑誌名: Physics Letters B 巻: 813 ページ: 136016-136016
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2020.136016
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Impacts of Cluster Correlations on Heavy-Ion Collision Dynamics (2020)
  • 著者名/発表者名: Akira Ono
  • 雑誌名: JPS Conference Proceedings 巻: 32
  • DOI: 10.7566/jpscp.32.010076
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Neutron-Proton Dynamics and Pion Production in Heavy-ion Collisions by the AMD+JAM Approach (2020)
  • 著者名/発表者名: Natsumi Ikeno, Akira Ono, Yasushi Nara, Akira Ohnishi
  • 雑誌名: JPS Conference Proceedings 巻: 32 ページ: 010067-010067
  • DOI: 10.7566/jpscp.32.010067
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Influence of fast emissions and statistical de-excitation on the isospin transport ratio (2020)
  • 著者名/発表者名: A. Camaiani, S. Piantelli, A. Ono, et al.
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 102 号: 4
  • DOI: 10.1103/physrevc.102.044607
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Effects of cluster correlations on fragment emission in C12+C12 at 50 MeV/nucleon (2020)
  • 著者名/発表者名: R. Han, Z. Chen, R. Wada, A. Ono, G. Tian, F. Shi, X. Zhang, B. Liu, H. Sun
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 102 号: 6
  • DOI: 10.1103/physrevc.102.064617
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Effects of Pauli blocking on pion production in central collisions of neutron-rich nuclei (2020)
  • 著者名/発表者名: Natsumi Ikeno, Akira Ono, Yasushi Nara, Akira Ohnishi
  • 雑誌名: Phys. Rev. C 巻: 101 号: 3 ページ: 34607-34607
  • DOI: 10.1103/physrevc.101.034607
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Dynamical fission of the quasiprojectile and isospin equilibration for the system 80Kr + 48Ca at 35 MeV/nucleon (2020)
  • 著者名/発表者名: S. Piantelli, G. Casini, A. Ono, et al.
  • 雑誌名: Phys. Rev. C 巻: 101 号: 3
  • DOI: 10.1103/physrevc.101.034613
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Comparison between calculations with the AMD code and experimental data for peripheral collisions of 93Nb + 93Nb, 116Sn at 38 MeV/nucleon (2019)
  • 著者名/発表者名: S. Piantelli, A. Olmi, P. R. Maurenzig, A. Ono, M. Bini, G. Casini, G. Pasquali, A. Mangiarotti, G. Poggi, A. A. Stefanini, S. Barlini, A. Camaiani, C. Ciampi, C. Frosin, P. Ottanelli, and S. Valdre
  • 雑誌名: Phys. Rev. C 巻: 99 号: 6
  • DOI: 10.1103/physrevc.99.064616
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Comparison of heavy-ion transport simulations: Collision integral with pions and Δ resonances in a box (2019)
  • 著者名/発表者名: Akira Ono, Jun Xu, Maria Colonna, Pawel Danielewicz, Che Ming Ko, Manyee Betty Tsang, Yong-Jia Wang, Hermann Wolter, Ying-Xun Zhang, et al.
  • 雑誌名: Phys. Rev. C 巻: 100 号: 4
  • DOI: 10.1103/physrevc.100.044617
  • NAID: 120006956356
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Dynamics of clusters and fragments in heavy-ion collisions (2019)
  • 著者名/発表者名: Akira Ono
  • 雑誌名: Prog. Part. Nucl. Phys. 巻: 105 ページ: 139-179
  • DOI: 10.1016/j.ppnp.2018.11.001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cluster correlation and fragment emission in 12C + 12C at 95 MeV/nucleon (2018)
  • 著者名/発表者名: G. Tian, Z. Chen, R. Han, F. Shi, F. Luo, Q. Sun, L. Song, X. Zhang, G. Q. Xiao, R. Wada, and A. Ono
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 97 号: 3
  • DOI: 10.1103/physrevc.97.034610
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Comparison of heavy-ion transport simulations: Collision integral in a box (2018)
  • 著者名/発表者名: Ying-Xun Zhang, Yong-Jia Wang, Maria Colonna, Pawel Danielewicz, Akira Ono, Manyee Betty Tsang, Hermann Wolter, Jun Xu et al.
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 97 号: 3 ページ: 034625-034625
  • DOI: 10.1103/physrevc.97.034625
  • NAID: 120006497339
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] 分子動力学法における量子統計性 (2024)
  • 著者名/発表者名: 小野章
  • 学会等名: 大西さん追悼研究会「クォーク・ハドロン・原子核物理の潮流と展望」
  • 招待講演
• [学会発表] Heavy-ion collisions to study compressed nuclear matter (2023)
  • 著者名/発表者名: Akira Ono
  • 学会等名: RIKEN Workshop: Giant monopole resonance and related topics
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Collision terms with energy conservation in AMD and sJAM (2023)
  • 著者名/発表者名: Akira Ono
  • 学会等名: RIKEN Workshop: Equation of State of Dense Nuclear Matter at RIBF and FRIB
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] When and where are clusters formed in expanding systems? (2023)
  • 著者名/発表者名: Akira Ono
  • 学会等名: NuSYM23: XIth International Symposium on Nuclear Symmetry Energy
  • 国際学会
• [学会発表] EOS from expanding and clusterizing matter in heavy-ion collisions (2023)
  • 著者名/発表者名: Akira Ono
  • 学会等名: Workshop on Equation of State of Dense Nuclear Matter, during DNP-JPS Joint Meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Exploring EOS in heavy-ion collisions with transport models (2022)
  • 著者名/発表者名: Akira Ono
  • 学会等名: Pioneering Session on the Equation of State of Nuclaer Matter, Spring Meeting of the Korean Physical Society
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 重イオン衝突でのπ中間子生成に関するΔ共鳴の閾値効果 (2021)
  • 著者名/発表者名: 小野章，池野なつ美
  • 学会等名: 日本物理学会 2021 年秋季大会
• [学会発表] 重イオン衝突におけるπ中間子生成と高密度対称エネルギー (2021)
  • 著者名/発表者名: 池野なつ美，小野章
  • 学会等名: 日本物理学会 2021 年秋季大会
• [学会発表] Light clusters in dynamic evolution of heavy-ion collisions (2021)
  • 著者名/発表者名: A. Ono
  • 学会等名: NuSYM21: International Symposium on Nuclear Symmetry Energy
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Transport model approach for clusters in heavy-ion collision dynamics (2021)
  • 著者名/発表者名: A. Ono
  • 学会等名: IWM-EC 2021: International Workshop on Multi-facets of EOS and Clustering
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Pauli and cluster correlations (2019)
  • 著者名/発表者名: Akira Ono
  • 学会等名: ECT* Workshop "Challenges to Transport Theory for Heavy-Ion Collisions"
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] AMD+JAM and pion homework (2019)
  • 著者名/発表者名: Akira Ono
  • 学会等名: Meeting on Heavy-Ion Transport Code Comparison
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Effects of cluster correlations and symmetry energy in heavy-ion collisions (2019)
  • 著者名/発表者名: Akira Ono
  • 学会等名: NuSYM2019: 9th International Symposium on Nuclear Symmetry Energy
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Pauli blocking effects on pion production in AMD+JAM approach (2018)
  • 著者名/発表者名: Akira Ono
  • 学会等名: International Workshop on Nuclear Dynamics in Heavy-Ion Reactions (IWND2018)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Interplay between cluster correlations and collision dynamics (2018)
  • 著者名/発表者名: Akira Ono
  • 学会等名: NuSYM18: 8th International Symposium on Nuclear Symmetry Energy
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Summary of HW3 results (2018)
  • 著者名/発表者名: Akira Ono
  • 学会等名: Transport Workshop 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Pauli blocking effects on pion production in heavy-ion collisions (2018)
  • 著者名/発表者名: Natsumi Ikeno
  • 学会等名: NuSYM18: 8th International Symposium on Nuclear Symmetry Energy
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Impacts of cluster correlations on heavy-ion collision dynamics (2018)
  • 著者名/発表者名: Akira Ono
  • 学会等名: NN2018: 13th International Conference on Nucleus-Nucleus Collisions
  • 国際学会
• [学会発表] 輸送模型計算におけるπ生成 (2018)
  • 著者名/発表者名: 小野章
  • 学会等名: 新学術領域「中性子星核物質」理論班主催研究会2018
• [学会発表] Light clusters and light nuclei in collision dynamics (2017)
  • 著者名/発表者名: Akira Ono
  • 学会等名: 7th International Symposium on Nuclear Symmetry Energy
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Status of HW3 -- Pion Production (2017)
  • 著者名/発表者名: Akira Ono
  • 学会等名: 7th International Symposium on Nuclear Symmetry Energy
  • 国際学会
• [学会発表] Pauli blocking effects on pion production in central collisions of neutron-rich nuclei (2017)
  • 著者名/発表者名: Natsumi Ikeno
  • 学会等名: 7th International Symposium on Nuclear Symmetry Energy
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 中性子過剰な原子核衝突におけるπ中間子生成に対するパウリブロッキング効果 (2017)
  • 著者名/発表者名: 池野なつ美，小野章，奈良寧，大西明
  • 学会等名: 日本物理学会2017年秋季大会