| 研究課題/領域番号 |
19K03859
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分15010:素粒子、原子核、宇宙線および宇宙物理に関連する理論
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| 研究機関 | 国立研究開発法人理化学研究所 (2023)
北海道大学 (2019-2022) |
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研究代表者 |
木村 真明 国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器科学研究センター, 室長 (50402813)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2019年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | 元素合成 / 核融合 / クラスター / 核融合反応 / 天体核反応 / 共鳴 / クラスター共鳴 / 核融合反応率 / 共鳴状態 / 不安定核 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究課題では、以下の2課題を実施する
課題 1 α非弾性散乱の解析による、クラスター共鳴のエネルギーと崩壊モードの決定
α非弾性散乱の解析を行い、共鳴エネルギ ーを決定する。また、新たに開発したLaplace展開法を用い、共鳴の崩壊モードを決定する。
課題 2 新しいクラスター反応模型の開発による、炭素燃焼過程の反応率評価
現象論的パラメータを含まない微視的クラスター反応模型を新たに構築し、反応率を高精度で求める。課題1で求めたクラスター共鳴や連続状態の波動関数を、Closed Channel法を用いて散乱の境界条件に接続し、炭素燃焼過程を記述する。
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| 研究成果の概要 |
反対称化分子動力学を用いて、12C+12C共鳴に関与するクラスター共鳴の性質を調べた。重心系のエネルギーで1～2MeV程度に多数の共鳴が存在し、それらの崩壊幅はかなり小さいとの結果を得た。それぞれの共鳴に対して、基底状態からの単極遷移強度を求め、実験との比較を通して、理論計算の妥当性を確認した。
さらに、求めた共鳴の性質から、核融合反応の反応率を予測した。得られた反応率は、従来の外挿値よりもやや小さなものとなった。この結果は、近年提唱されていたHindrance模型（低温での反応率の強い抑制）と、代理反応による見積り（低温での反応率の大きな増加）の双方を否定する結果となった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究は、完全微視的な原子核模型によって12C+12C核融合の反応率を求めた初めての研究である。完全微視的な核模型は、数値計算のコストが大きいものの、さまざまな効果を無矛盾に取り入れることができる。そのため、従来の現象論的模型と比べて信頼性が高く、予言能力を持っている。実際に、本研究で予測したクラスター共鳴は、後の実験によって確認されており、高く評価されている。
この研究で求めた12C+12C核融合反応の反応率は、超新星爆発のシミュレーションに早速用いられており、原子核物理の発展のみならず、天体現象の理解にも大きく役立つものと期待される。
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