研究領域 | 地下から解き明かす宇宙の歴史と物質の進化 |
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 |
審査区分 |
理工系
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研究機関 | 筑波大学 |
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 |
交付 (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 / 原子核構造 / 理論核物理 / 原子核密度汎関数法 |
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。 2022年度は中性子―陽子チャネルの有限振幅法を用い、捕獲過程のQ値から電子を捕獲可能な46核種について2νECECの原子核行列要素の計算を系統的に行った。2νECEC半減期が測定されている78Kr、124Xe、130Baの原子核行列要素の理論値は、実験値と比べてオーダーが異なる小さな値となった。これらの核種では捕獲過程の始状態核と終状態核の形状が異なることにより、有限振幅法で二重電子捕獲を計算する際に仮定されている近似が成立しないことが主要因として考えられる。また、2νββの場合と同様、始状態核と終状態核がともに同程度にプロレート変形している重い原子核では原子核行列要素の値が用いる密度汎関数にあまり依存しないことがわかった。 0νββの原子核行列要素を有限振幅法を用いて計算するためには二体崩壊演算子を一体演算子の積で表す必要がある。そのため、ニュートリノが寄与する部分を展開することで二体崩壊演算子を一体演算子の積の和で表現した後に、各項ごとに有限振幅法の計算を実行する。0νββ原子核行列要素の計算コードのプロトタイプを作成し、76Geでのテスト計算を実行した。
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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
二重電子捕獲の原子核行列要素の大規模計算、ニュートリノレス二重ベータ崩壊の原子核行列要素計算コードの構築の両面で進展があった。
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今後の研究の推進方策 |
ニュートリノレス二重ベータ崩壊の原子核行列要素の計算コードを完成させ、特に実験的に興味がある核種の計算に着手する。
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