| 研究課題/領域番号 |
22K03597
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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 | 九州工業大学 |
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研究代表者 |
鎌田 裕之 九州工業大学, 大学院工学研究院, 教授 (80343333)
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| 研究分担者 |
河野 通郎 大阪大学, 核物理研究センター, 協同研究員 (40234710)
宮川 和也 大阪大学, 核物理研究センター, 協同研究員 (70219731)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022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)
2024年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | ストレンジネス核物理 / ハイペロン・核子相互作用 / 少数多体系 / 厳密計算 / 中性子星 / ΛNN三体力 / Faddeev計算 / ハイパートリトン |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ハイペロンと核子の相互作用では、通常の核子間ポテンシャルと違い、異なるバリオンチャンネルとの結合が生じる。その ΛN-ΣN の結合は、 Λ-N の引力を与える重要な要素であることが知られているが、現在でも定量的理解は不十分な状況にある。そのような結合の強度は、核媒質内では核子の状態がパウリ原理による制限を受けることにより、 ΛＮの相互作用が媒質の密度によって変化する。高密度核物質で ΛN-ΣN 結合がどのように変化するかの問題は、中性子星物質の理解にとって本質的である。これらの問題を、NNΛ3体力を導入することで少数系と無限核物質系で対比・協力し、パラメータ化を進めることにより解決をする。
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| 研究実績の概要 |
ハイペロン（Y）と核子（N）の相互作用の実験的研究なされてきたが、その２体の散乱データが核子・核子の場合と比べると非常に少ない。理論的にも新しい枠組みでバリオン間相互作用の理解を進める研究が模索されてきている中、特にカイラル有効場理論に基づく、２体・３体相互作用を取り上げる。ハイペロンとして特にΛ、Σ粒子について扱い、現在、実際にハイペロンの関わる相互作用をカイラル有効場理論によってパラメーター化しているのはドイツのグループのみであるが、研究代表者と分担者は、このグループとは以前から共同研究を行っているので、ハイペロンを含む独自の新しい 3 体力の構築を初年度の目的として行った。その3体力の具体的な形式や定量的な計算を進め、纏めたものをアメリカの学術論文集（Physical Review C）に公表した。
ハイペロンを1つ含むNNY３体力は、NNNの3体力と比較的類似の相互作用演算子の型になっており、いわゆる2π交換型である。その3体力を用いたΛNN系のハイパートリトンの3体Faddeev計算を行った。一般にFaddeev方程式はab initioな計算であることから、精密な理論計算ができる。NΛ-NΣの2体の相互作用のみを用いて、ハイパートリトンを解くプログラムは既に作成されているので、上述の3体力を含めたコードに拡張し、数値計算を行うことになる。その結合エネルギーは、3体力を含めることによって、カイラルオーダーやカイラルレンジに寄らない安定した結果を導く可能性がある。得られたハイパートリトン波動関数を用いて、そのπ中間子を放出する崩壊反応の計算などから多面的な検証を行う。
無限核物質系でのパラメータ・セットを用いて少数多体系計算のハイパートリトンに導入した場合の結果との比較をすることで、パラメータ化の系統性を定量的に評価し、新しいパラメータ化の可能性の探索を行う。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
ハイペロンを1つ含むNNY３体力は、NNNの3体力と類似の相互作用演算子の型を想定し、いわゆる2π交換型である。その3体力を用いたΛNN系のハイパートリトンの3体Faddeev計算を行う。一般にFaddeev方程式はab initioな計算であることから、精密な理論計算ができる。NΛ-NΣの2体の相互作用のみを用いて、ハイパートリトンを解くプログラムは既に作成され、公表している。従って、上述の3体力を含めた数値計算を進めた。ハイパートリトンの結合エネルギーは、3体力を含めることによって、カイラルオーダーやカイラルレンジに寄らない安定した結果を導くことが分かり、その研究成果をまとめたものを現在、学術論文集へ投稿中である。
J-PARC において ΣN、ΛN 散乱長を決定するために、 1GeV/c 程度のK中間子を入射粒子、重陽子を標的とする Σ、Λ生成反応が計画されている。この反応の厳密な解析で重要となる相対論的な取り扱いについて、その詳細な検討を終えた。
さらに、日本物理学会の秋季大会（2022年）では、３体力のJacobi座標部分波展開式とΛNNへの適用例について、口頭発表を行いました。そして、日本物理学会2023年春季大会では、カイラル有効場カ論の2π交換３体力を含むhypertritonのFaddeev計算について、口頭発表を行いました。
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| 今後の研究の推進方策 |
得られたハイパートリトン波動関数を用いて、そのπ中間子を放出する崩壊反応の計算などへ応用を行う予定である。ハイパートリトンの寿命などの既にある実験値と比較する計算を予定している。
また、無限核物質系でのパラメータ・セットを用いて少数多体系計算のハイパートリトンに導入した場合の結果との比較をすることによって、パラメータ化の系統性を定量的に評価し、新しいパラメータ化の可能性の探索を行う。
J-PARCでは、ΣNとΛNの散乱長を決定するために、K中間子を入射粒子とし、重陽子を標的とするΣ、Λ生成反応の計画が進められている。この反応の厳密な解析においては、相対論的な取り扱いが重要であり、その検討を終えた。今後は、この相対論的な取り扱いを基にして反応理論計算を行う予定である。
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