| 研究課題/領域番号 |
23K03397
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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 | 関東学院大学 |
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研究代表者 |
山田 泰一 関東学院大学, 理工学部, 教授 (70200722)
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| 研究期間 (年度) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2025年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2024年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
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| キーワード | 核物質の状態方程式 / 多体項効果 / テンソル最適化フェルミ球法 / 第一原理計算 / アルファ凝縮状態 / 核物質 / 現実的核力 / 状態方程式 / テンソル最適化フェルミ球法（TOFS） |
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| 研究開始時の研究の概要 |
対称核物質及び中性子核物質の性質を現実的核力から理解することは原子核物理学の基本的な研究課題の一つである。この研究は高密度領域では中性子星の構造と密接に関連し、一方で、低密度領域では対称核物質で出現すると予想されているアルファ凝縮状態に関連している。本研究は「テンソル最適化フェルミ球法（TOFS）」という新しい核物質計算法により温度ゼロの対称核物質および中性子核物質の状態方程式を導き、核物質におけるテンソル力と多体項の効果についての新しい知見を深める。
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| 研究実績の概要 |
一様核物質および中性子物質の性質を現実的核力から理解することは原子核物理学の基本課題であり、それらの高密度領域は中性子星の構造に密接に関連し、低密度領域は原子核のアルファ凝縮状態に関係する。本研究の目的は、①新しい核物質の第一原理計算法であるテンソル最適化フェルミ球法（TOFS）により核物質の状態方程式を導き、強相関系である核物質における短距離相関やテンソル相関、さらに核子相関と密接な関係を持つ多体項効果（2体項から6体項まで）を個別に明らかにすることを至上課題とする、さらに、②原子核のアルファ凝縮状態の拡がりと深さをsd殻領域に拡張し追究する、ことである。本年度は、①に対して、核力としてスピン・アイソスピン依存型で中心斥力を持つAV4'力を用いて対称核物質および中性子物質の状態方程式を通常核密度の約3倍付近まで調べた。この結果、他の第一原理計算とほぼ同様な状態方程式が得られたが、重要な成果として、通常核密度付近までは３体項以上の効果は小さいが、高密度になるにつれて高次の多体項の効果の寄与が次第に大きくなり、４体項や５体項、6体項の効果は無視できなくなることを明らかにした。これらの効果は核物質中の核子運動量分布などに影響を及ぼす可能性がある。一方、②に関して、中国・日本・フランス・ドイツの共同研究により20Ne核の構造計算が行われ、５α閾値近傍にアルファ凝縮状態が出現することを理論的に明らかにし、実験データと良い対応が得られることを示した。
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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
テンソル最適化フェルミ球法（TOFS）によるAV4'力を用いた対称核物質および中性子物質の状態方程式を通常核密度の約3倍付近まで調べた研究成果は論文にまとめられて、European Physical Journal A 誌（Elsevier）に掲載された。この成果の一部は日本物理学会2024年春期大会において口頭発表された。一方、20Neにおける５α凝縮状態の研究成果の論文はNature Communication誌（Elsevier）に掲載された。
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| 今後の研究の推進方策 |
R6年度は本研究計画2年目であり、これまでの研究を一層進展させると同時に、既に得られている重要な研究成果をまとめて国際会議における発表と論文の作成及び掲載を目指す。以下に、主として実施する個別テーマの推進方策を示す。
(a) テンソル最適化フェルミ球（TOFS）理論による核物質計算：核力としてテンソル力など非中心力を含むAV6'やAV8'を用いた核物質計算をTOFS法で実施し、核物質の状態方程式と非中心力による多体項効果を明らかにすることを至上目的とする。
(b) 20Neにおけるクラスターガス状態を調べるため、12C+α+α直交条件模型と5α直交条件模型による構造分析を進める（日本・中国との共同研究）。
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