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原子核内短距離相関の系統的な理解を目指した理論計算の手法開発

研究課題

研究課題/領域番号 22K20372
研究種目

研究活動スタート支援

配分区分基金
審査区分 0203:素粒子、原子核、宇宙物理学およびその関連分野
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

内藤 智也  国立研究開発法人理化学研究所, 数理創造プログラム, 基礎科学特別研究員 (40962915)

研究期間 (年度) 2022-08-31 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワード原子核構造 / 原子核密度汎関数理論 / 密度汎関数理論 / 短距離相関
研究開始時の研究の概要

陽子と中性子の多体問題である原子核の構造は、様々な理論計算手法を用いて計算が行われている。その中でも、平均場理論や、その拡張である密度汎関数理論(DFT)は、広く成功を収めているが、核子間の相関が適切に考慮されていないことも知られている。この核内核子相関の、核図表における系統的研究を目指し、電子系(原子・分子・固体)の知見を援用し、平均場理論・DFT を拡張することで短距離相関を考慮する手法を開発する。特に、本研究課題では、手法開発に焦点を当てる。

研究実績の概要

原子核内部の短距離相関を適切に考慮するための手法として、1970年ごろに提案されたものの、その後近年になりようやく物性物理学で広く使われるようになった手法である密度行列汎関数理論についての検討を行った。本研究の遂行を推進するため、本年は理研神戸キャンパスで主催した研究会において情報収集を行うとともに、関係研究者との議論を行った。また、当該手法は密度汎関数理論の拡張でもあるため、密度汎関数理論や量子多体問題全般に関する複数の国際会議にも参加し、情報収集を行った。
現在の平均場理論・密度汎関数理論の問題点を検討するためには、現在の密度汎関数理論の計算精度を向上させ、その中でも残っている実験とのズレを調べる必要がある。そこで、密度汎関数理論・平均場理論におけるアイソスピン対称性の破れをより深く検討を行い、量子色力学に基づき、基礎理論と平均場理論の間に関係性を結びつけることに成功した。この研究に基づき、原子核構造の測定を通じて、カイラル対称性の部分的回復にもアプローチできることを明示的に示すことができた。同時に、Okamoto-Nolen-Schiffer 異常の記述にも有用な結果であることを確認した。
本研究により派生した研究である、教師なし機械学習を用いた多体計算手法は、おもに他の科学研究費補助金に基づき研究を行っているが、スピン・アイソスピン自由度を導入することにも成功し、すでに論文として投稿済である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

当初想定していた手法は原子核構造計算ではあまり機能しないであろうことが判明したため、新たに密度行列汎関数理論を用いる方向性で検討を開始した。本年は、密度行列汎関数理論の応用を開始するべく先行研究の検討を開始した。しかしながら、同一のモデルに対し、密度汎関数理論で正確に記述できるという主張の論文と、密度行列汎関数理論でなければ記述できない、すなわち密度行列の非対角成分が重要であるという矛盾する論文が見つかり、まずはこれらの論文の検討を行うことが必要だと判断したため。

今後の研究の推進方策

最終年度予算を用い、本研究課題関連の成果報告を行う。
それと並行して、密度行列を用いた手法について継続的に検討を行う。特に、矛盾した主張をする2つの論文の内容について検討を行う。

報告書

(2件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2024 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 6件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 7件、 招待講演 14件)

  • [国際共同研究] ミラノ大学(イタリア)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [国際共同研究] 蘭州大学/吉林大学(中国)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [国際共同研究] ミラノ大学(イタリア)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [国際共同研究] 蘭州大学/西南大学/安徽大学(中国)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [雑誌論文] QCD-based charge symmetry breaking interaction and the Okamoto-Nolen-Schiffer anomaly2024

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Sagawa, Tomoya Naito, Xavier Roca-Maza, Tetsuo Hatsuda
    • 雑誌名

      Physical Review C

      巻: 109 号: 1

    • DOI

      10.1103/physrevc.109.l011302

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Possible inconsistency between phenomenological and theoretical determinations of charge symmetry breaking in nuclear energy density functionals2024

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Naito, Gianluca Colo, Tetsuo Hatsuda, Haozhao Liang, Xavier Roca-Maza, Hiroyuki Sagawa
    • 雑誌名

      Il Nuovo Cimento C

      巻: 47 ページ: 52-52

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Comparative study on charge radii and their kinks at magic numbers2023

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Naito, Tomohiro Oishi, Hiroyuki Sagawa, Zhiheng Wang
    • 雑誌名

      Physical Review C

      巻: 107 号: 5 ページ: 054307-054307

    • DOI

      10.1103/physrevc.107.054307

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Nuclear many-body effects on particle emission following muon capture on 28Si and 40Ca2023

    • 著者名/発表者名
      Futoshi Minato, Tomoya Naito, Osamu Iwamoto
    • 雑誌名

      Physical Review C

      巻: 107 号: 5 ページ: 054314-054314

    • DOI

      10.1103/physrevc.107.054314

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of Coulomb and isospin symmetry breaking interactions on neutron-skin thickness2023

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Naito, Gianluca Colo, Haozhao Liang, Xavier Roca-Maza, Hiroyuki Sagawa
    • 雑誌名

      Physical Review C

      巻: 107 号: 6 ページ: 064302-064302

    • DOI

      10.1103/physrevc.107.064302

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Revisiting the extraction of charge radii of 40Ca and 208Pb with muonic atom spectroscopy2023

    • 著者名/発表者名
      Hui Hui Xie, Tomoya Naito, Jian Li, Haozhao Liang
    • 雑誌名

      Physics Letters B

      巻: 846 ページ: 138232-138232

    • DOI

      10.1016/j.physletb.2023.138232

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Empirical neutron star mass formula based on experimental observables2023

    • 著者名/発表者名
      Hajime Sotani and Tomoya Naito
    • 雑誌名

      Physical Review C

      巻: 107 号: 3 ページ: 035802-035802

    • DOI

      10.1103/physrevc.107.035802

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Relativistic correction of the Coulomb interaction in the local density approximation for energies and radii in doubly-magic nuclei2022

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Naito
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: 2022 号: 9

    • DOI

      10.1093/ptep/ptac122

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Isospin symmetry breaking in the charge radius difference of mirror nuclei2022

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Naito, Xavier Roca-Maza, Gianluca Colo, Haozhao Liang, and Hiroyuki Sagawa
    • 雑誌名

      Physical Review C

      巻: 106 号: 6 ページ: 1-6

    • DOI

      10.1103/physrevc.106.l061306

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] To Be Determined: Energy Density Functional and Equation of State2024

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Naito
    • 学会等名
      Advancing physics at next RIBF (ADRIB24)
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 原子核構造計算と電荷半径を用いた核力の理解2024

    • 著者名/発表者名
      内藤智也
    • 学会等名
      京都大学化学研究所 粒子ビーム科学研究領域セミナー
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Impact of the isospin symmetry breaking on the nuclear equation of state---Towards accurate description of nuclear structure---2024

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Naito
    • 学会等名
      73rd OMEG-SSANP Workshop "r-process nucleosynthesis and some specific topics for nuclear physics"
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] (一般シンポジウム講演) Phenomenological determination of nuclear equation of state: current status and future2024

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Naito
    • 学会等名
      日本物理学会 2024年春季大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 密度汎関数理論入門〜表面吸着の第一原理計算に向けて〜2023

    • 著者名/発表者名
      内藤智也
    • 学会等名
      東京農工大学 畠山研セミナー
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Impact of the isospin symmetry breaking on the neutron-skin thickness and the nuclear equation of state2023

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Naito, Gianluca Colo, Haozhao Liang, Xavier Roca-Maza, Hiroyuki Sagawa
    • 学会等名
      7th International Conference on Collective Motion in Nuclei under Extreme Conditions (COMEX7)
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Low-Energy Nuclear Physics---from femtometer to kilometer---2023

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Naito
    • 学会等名
      T30d Group Meeting, Physik-Department, Technische Universiat Munchen
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Impact of the isospin symmetry breaking on the nuclear equation of state2023

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Naito
    • 学会等名
      1st IReNA-Ukakuren Joint Workshop "Advancing Professional Development in Nuclear Astrophysics and Beyond"
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Isospin symmetry breaking in nuclear ground state---Phenomenological and QCD sum rule approach---2023

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Naito
    • 学会等名
      High Energy Theory Group Seminar, Institute of Physics, Academia Sinica
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Isospin symmetry breaking in the nuclear ground state2023

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Naito, Gianluca Colo, Haozhao Liang, Xavier Roca-Maza, and Hiroyuki Sagawa
    • 学会等名
      VIth Topical Workshop on Modern Aspects in Nuclear Structure
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 原子核電荷分布を考慮した電子・ミュオン波動関数計算コードの開発2023

    • 著者名/発表者名
      内藤智也
    • 学会等名
      学術変革領域B 光子対診断医療学 第2回研究会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Isospin symmetry breaking in nuclear ground state2022

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Naito
    • 学会等名
      NuSym22, X International Symposium on Nuclear Symmetry Energy
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Towards First-Principles Energy Density Functionals2022

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Naito
    • 学会等名
      Fundamentals in density functional theory
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Isospin symmetry breaking in nuclear ground state2022

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Naito
    • 学会等名
      RIBF Users Meeting 2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Isospin symmetry breaking in the nuclear ground state2022

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Naito
    • 学会等名
      京都大学 核多体セミナー
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 原子核基底状態におけるアイソスピン対称性の破れ2022

    • 著者名/発表者名
      内藤智也
    • 学会等名
      日本物理学会四国支部特別企画 科学セミナー
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演

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公開日: 2022-09-01   更新日: 2024-12-25  

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