| 研究領域 | 地下から解き明かす宇宙の歴史と物質の進化 |
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| 研究課題/領域番号 |
22H04569
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
理工系
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
日野原 伸生 筑波大学, 計算科学研究センター, 助教 (80511435)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 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 |
1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
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| キーワード | 二重ベータ崩壊 / 原子核密度汎関数法 / 原子核構造 / 理論核物理 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ニュートリノの性質を明らかにするため、ニュートリノレス二重ベータ崩壊の測定が進められている。全質量領域の原子核を計算可能な理論を用いて、ニュートリノレス二重ベータ崩壊と、それに関連するニュートリノを2つ放出する二重ベータ崩壊、二重電子捕獲の半減期を計算する。半減期の導出に用いられる原子核行列要素および位相空間因子の高精密化、2つのニュートリノの放出過程の実験値との比較によって、ニュートリノレス二重ベータ崩壊の半減期計算の信頼性向上を目指す。
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| 研究実績の概要 |
原子核密度汎関数理論を用いて、ニュートリノレス二重ベータ崩壊(0νββ)およびそれに関連する過程であるニュートリノを2つ放出する二重ベータ崩壊(2νββ)や二重電子捕獲(2νECEC)などの半減期を高い精度で計算し、0νββの原子核行列要素、半減期計算の信頼性の向上を目指すのが本研究課題の目的である。
準粒子乱雑位相近似(QRPA)の効率的解法である有限振幅法を用いて0νββの原子核行列要素の計算を行うにあたり、二体崩壊演算子を一体演算子の積で表す必要がある。0νββの演算子は積分変数である中間状態のニュートリノの運動量および、球面調和関数による無限展開を含む一体演算子の積を用いて表現されるため、スピンの3成分に対応する3つの一体演算子積のみで書ける2νββの場合と比べると、有限振幅法の計算量が非常に増大する問題があった。2023年度は有限振幅法のエミュレータを定式化・開発し、興味あるエネルギー領域の有限振幅法の解を重ね合わせることで、同じエネルギー領域のQRPA解、特に強度が大きい状態を非常に効率的かつ高精度に表現できることが明らかとなった。エミュレータの応用範囲は低エネルギー励起状態や、巨大共鳴全体の強度関数分布などの様々なQRPA解を含んでいるが、0νββの演算子を分解したときに現れる一体演算子は連続変数の関数として変化するため、代表的ないくつかの少数の一体演算子のみを用いてエミュレータを効率的に構成することができる。
また、原子核行列要素に効く中間状態のエネルギー領域に絞って重ね合わせの基底となる有限振幅法の解を配置することで、有限振幅法による0νββの原子核行列要素の計算量を数桁のオーダーで減らすことが可能であると考えられる。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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