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原子核におけるアルファクラスター発現の第一原理的研究

公募研究

研究領域量子クラスターで読み解く物質の階層構造
研究課題/領域番号 21H00117
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関東京大学

研究代表者

大塚 孝治  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 名誉教授 (20201379)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワードアルファクラスター / 殻模型 / モンテカルロ殻模型 / 原子核の変形形状 / 原子核構造 / ホイル状態 / 炭素原子核 / 第一原理計算 / コア無し殻模型計算 / モンテカルロから模型計算 / 炭素12原子核 / モンテカルロ殻摸型 / 炭素12
研究開始時の研究の概要

原子核におけるクラスター形成をベリリウムのアイソトープ、及び、炭素12に対してモンテカルロ殻模型により研究する。殻模型は実験室系での物理的情報を与えるが、クラスター形成は原子核とともに動く内部固有座標系でないと見えてこない。最近研究代表者らによって開発された方法によりそれを実現する。炭素12に関しては、クラスターの三角形配置や線型配置の現れ方を、ホイル状態(2番目の 0+ 状態)も含め、原子核の楕円体変形にも関連させて明らかにする。この研究で入力として用いる波動関数は、十分な相関が含まれ、また、クラスター構造を前提にしないで得られたものなので、中立的な立場から以上の研究を進めることになる。

研究実績の概要

令和4、5年度の研究活動のハイライトは令和4年4月に本研究計画による論文が出版されたことである。出版された学術誌は Nature Communications で、4月27日付でオンライン出版された。この論文のインパクトは大きく、令和6年5月の時点で、Nature Spinger 社提供の情報では論文としての被引用回数は25回で、6388回のオンラインアクセスをいただいている。重視すべきではないかもしれないが、Altmetric は152となっている。Google Schalor での被引用回数も42であり、出版が令和4年4月であることを考えるとかなり高い水準である。引用とは別に、内容的な評価も高く、理化学研究所の「科学道」に紹介され、また、共著者の阿部と大塚は理化学研究所の梅峰賞をこの論文の出版により受賞した。論文の学術的な方向は、まさに本研究計画の目指すものと一致している。ただし、得られた知見は、この新学術研究科学研究費が全体として想定していたものとは異なる。すなわち、ゆるく束縛された場合にクラスター現象が普遍的に起きることを立証しようとしていたようであるが、少なくとも原子核のアルファクラスター形成はゆるい束縛を必要とはせず、核子を束ねている核力がそれを引き起こすからであることを示した。これは画期的な成果であり、著者以外の第3者によって国際会議などでもしばしば紹介されていると聞く。本研究計画の代表者である大塚は、令和4年度から5年度にかけて、主に海外でそれに関する招待講演を行い、また、様々なグループと議論を行った。令和4年度から5年度にかけてさらに研究を進めている。関連するテーマである、原子核の変形形状の研究も大きな進展を見た。現在成果をまとめている段階であるが、70年近く信じられてきた、ノーベル賞の対象でもあった理論に修正が必要である、という重いメッセージとなった。

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (33件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 7件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 7件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 16件、 招待講演 16件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] アイオワ大学(米国)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] アイオワ州立大学(米国)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] ハイデルベルグ大学/ダルムシュタット工科大学(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] Shell evolution and emerging paradigm changes2023

    • 著者名/発表者名
      Otsuka Takaharu
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 2586 号: 1 ページ: 012092-012092

    • DOI

      10.1088/1742-6596/2586/1/012092

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Configuration Interaction Approach to Atomic Nuclei: The Shell Model2023

    • 著者名/発表者名
      Tsunoda Yusuke、Otsuka Takaharu
    • 雑誌名

      Handbook of Nuclear Physics

      巻: 1 ページ: 2179-2227

    • DOI

      10.1007/978-981-19-6345-2_17

    • ISBN
      9789811963445, 9789811963452
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] First observation of 28O2023

    • 著者名/発表者名
      Kondo Y. et al.
    • 雑誌名

      Nature

      巻: 620 号: 7976 ページ: 965-970

    • DOI

      10.1038/s41586-023-06352-6

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Coulomb excitation of 74,76Zn2023

    • 著者名/発表者名
      Illana A.、他
    • 雑誌名

      Physical Review C

      巻: 108 号: 4 ページ: 044305-044305

    • DOI

      10.1103/physrevc.108.044305

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Intruder configurations in 29Ne at the transition into the island of inversion: Detailed structure study of 28Ne2023

    • 著者名/発表者名
      H. Wang, M. Yasuda, Y. Kondo, T. Nakamura, J. A. Tostevin, K. Ogata, T. Otsuka, A. Poves, N. Shimizu, K. Yoshida et al.
    • 雑誌名

      Physics Letters B

      巻: 843 ページ: 138038-138038

    • DOI

      10.1016/j.physletb.2023.138038

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Level structures of 56,58Ca cast doubt on a doubly magic 60Ca2023

    • 著者名/発表者名
      S. Chen, F. Browne, P. Doornenbal, J. Lee, A. Obertelli, Y. Tsunoda, T. Otsuka, Y. Chazono, G. Hagen, J. D. Holt, G. R. Jansen, K. Ogata, N. Shimizu, Y. Utsuno, K. Yoshida et al.
    • 雑誌名

      Physics Letters B

      巻: 843 ページ: 138025-138025

    • DOI

      10.1016/j.physletb.2023.138025

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Study of the N = 32 and N = 34 Shell Gap for Ti and V by the First High-Precision Multireflection Time-of-Flight Mass Measurements at BigRIPS-SLOWRI2023

    • 著者名/発表者名
      Iimura S.、Rosenbusch M.、Takamine A.、Tsunoda Y.、Wada M.、Chen S.、Hou D.S.、Xian W.、Ishiyama H.、Yan S.、Schury P.、Crawford H.、Doornenbal P.、Hirayama Y.、Ito Y.、Kimura S.、Koiwai T.、Kojima T.M.、Koura H.、Lee J.、Liu J.、Michimasa S.、Miyatake H.、Moon J.Y.、Naimi S.、Nishimura S. et al.
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 130 号: 1 ページ: 1-6

    • DOI

      10.1103/physrevlett.130.012501

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] α-Clustering in atomic nuclei from first principles with statistical learning and the Hoyle state character2022

    • 著者名/発表者名
      Otsuka T.、Abe T.、Yoshida T.、Tsunoda Y.、Shimizu N.、Itagaki N.、Utsuno Y.、Vary J.、Maris P.、Ueno H.
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 13 号: 1 ページ: 2234-2234

    • DOI

      10.1038/s41467-022-29582-0

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Proton Distribution Radii of 16-24O: Signatures of New Shell Closures and Neutron Skin2022

    • 著者名/発表者名
      Kaur S.、Kanungo R.、Horiuchi W.、Hagen G.、Holt J.D.、Hu B. S.、Miyagi T.、Suzuki T.、Ameil F.、Atkinson J.、Ayyad Y.、Bagchi S.、et al.
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 129 号: 14 ページ: 142502-142502

    • DOI

      10.1103/physrevlett.129.142502

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Emerging Concepts in Nuclear Structure Based on the Shell Model2022

    • 著者名/発表者名
      T. Otsuka
    • 雑誌名

      Physics

      巻: 4 号: 1 ページ: 258-285

    • DOI

      10.3390/physics4010018

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Prevailing triaxiality driven by the tensor force2023

    • 著者名/発表者名
      Takaharu Otsuka
    • 学会等名
      VI Topical Workshop on Modern Aspects in Nuclear Structure
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Shell model and Hoyle state2023

    • 著者名/発表者名
      Takaharu Otsuka
    • 学会等名
      Nuclear Tapas conference
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Shape coexistence and triaxiality: all that matters for rotational bands in heavy nuclei2023

    • 著者名/発表者名
      Takaharu Otsuka
    • 学会等名
      Shape Coexistence workshop
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Prevailing triaxial shapes in exotic and heavy nuclei2023

    • 著者名/発表者名
      Takaharu Otsuka
    • 学会等名
      Advances in Radioactive Isotope Science (ARIS) conference
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Nuclear paradigms superseded after 70+ years thanks to supercomputing on K and FUGAKU2023

    • 著者名/発表者名
      Takaharu Otsuka
    • 学会等名
      34th IUPAP Conference on Computational Physics
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Triaxiality and shape coexistence as basic modes of collective bands of heavy nuclei2023

    • 著者名/発表者名
      Takaharu Otsuka
    • 学会等名
      International Conference on Capture Gamma-ray and related topics
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Legend and Prospects of the Tensor Force in Nuclei2023

    • 著者名/発表者名
      Takaharu Otsuka
    • 学会等名
      Nuclear Physics in the 2020s and Beyond
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Nuclear landscape in the 2020’s2023

    • 著者名/発表者名
      Takaharu Otsuka
    • 学会等名
      The 3rd Nuclear Physics School for Young Scientists
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Cluster structure of atomic nuclei from ab initio perspectives2023

    • 著者名/発表者名
      大塚孝治
    • 学会等名
      第8回クラスター階層領域研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 炭素12の第一原理計算とホイル状態2022

    • 著者名/発表者名
      大塚孝治
    • 学会等名
      RCNP研究会「原子核反応研究の最近の話題と展望」
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Emerging concepts in nuclear structure based on the shell model2022

    • 著者名/発表者名
      Takaharu Otsuka
    • 学会等名
      Symposium “Frontiers in Nuclear Structure Theory”
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Shell evolution and emerging paradigm changes2022

    • 著者名/発表者名
      Takaharu Otsuka
    • 学会等名
      International Nuclear Physics Conference
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Knocking out nucleons and alphas to see novel nuclear structures2022

    • 著者名/発表者名
      Takaharu Otsuka
    • 学会等名
      REIMEI workshop in Darmstadt
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Prevailing triaxiality in nuclear shapes2022

    • 著者名/発表者名
      Takaharu Otsuka
    • 学会等名
      ZAKOPANE 2022 Conference on Nuclear Physics
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] What locates neutron driplines ?2022

    • 著者名/発表者名
      Takaharu Otsuka
    • 学会等名
      Direct Reactions with Exotic Beams (DREB) conference
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Prevailing triaxiality in heavy deformed nuclei and possible experimental observation by M1 excitation2022

    • 著者名/発表者名
      大塚孝治
    • 学会等名
      SFB workshop
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Triaxial ellipsoids probed by the RHC and possible paradigm change in nuclear structure2022

    • 著者名/発表者名
      大塚孝治
    • 学会等名
      EMMI RRTF workshop, Heidelberg
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Untold story of the Hoyle state - first ab initio calculation of 12C -2022

    • 著者名/発表者名
      大塚孝治
    • 学会等名
      CLUSHIQ2022
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] Handbook of Nuclear Physics2023

    • 著者名/発表者名
      Y. Tsunoda and T. Otsuka
    • 総ページ数
      49
    • 出版者
      Springer
    • ISBN
      9789811963452
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [備考] James P. Vary

    • URL

      https://faculty.sites.iastate.edu/jvary/

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

URL: 

公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-12-25  

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