エキゾチック4体系の構造および反応の理論的研究

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10874040
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 工藤 博司 東北大学, 大学院・理学研究科, 教授 (80261543)
• 研究分担者: 木野 康志 東北大学, 大学院・理学研究科, 助手 (00272005) ; 上村 正康 九州大学, 大学院・理学研究科, 教授 (10037210)
• キーワード: 反陽子 / 3体系 / 少数多体系 / ミュオン / ミュオン触媒核融合 / エキゾチック原子・分子 / 微細構造 / 超微細構造

研究概要

(1)反陽子ヘリウム原子pHe^+(反陽子:p、ヘリウム原子核:He^<2+>、電子:e^-の3体系)と周囲のヘリウム原子との衝突によりレーザー共鳴波長がシフトする現象に対して、これまで、KorenmanによるpHe^+を水素様原子として扱う簡単な模型で説明されていたが、我々はpHe^+を3体系として取り扱い精密(10^<-8>の精度)な波動関数を使い、これを検証した結果Korenmanのモデルではシフトを説明できないことを示した。さらにpHe^+のエネルギーに対する相対論およびQEDの補正項の2次の摂動項の計算を行い、エネルギー準位に関して8桁の精度では1次の摂動で十分であることを示した。我々の計算値は実験値を1ppm以下の精度(実験誤差の範囲)で再現した。
(2)ミュオン分子イオンH_2Mμ^+(水素原子核2個、電子2個、正電荷ミュオン:μ^+の5体系)のエネルギー準位、構造等の計算を行い、このエキゾチック分子の構造が、これまで考えられていた正三角形ではなくμ^+を頂点とする2等辺三角形であることを明らかにした。また、ミュオン分子ttμ(3重陽子2個、負電荷ミュオン:μ^+の3体系)内での核融合反応(終状態は4体系)を評価するために必要なt-t間の核力ポテンシャルの計算を行った。これまでに報告されているBogdanovaらによる計算結果は粗い近似に基づいたものであって大幅な修正が必要であることを明らかにした。また、精密計算の結果は核融合率として40μs^<-1>を与えた。

研究成果

• [文献書誌] Y.Kino,M.Kamimura,H.Kudo: "Non-adiabatic high-precision Calculation of antiprotonic helium atomcules"Hyperfine Interactions. 119. 201-206 (1999)
• [文献書誌] M.Kamimura,E.Hiyama,Y.Kino: "New comprehensive calculation of muon initial stticking to ^4He in dtμ fusion"Hyperfine Interactions. 118. 217-222 (1999)
• [文献書誌] E.Hiyama,M.Kamimura,K.Miyasaki,T.Motoba: "γ transitions in A=7 hypernuclei and a possible derivation of hypernuclear size"Physical Review C. 59. 2351-2360 (1999)
• [文献書誌] N.Yamanaka,Y.Kino,H.Kudo,M.Kamimura: "Coupled rearrangement Channel Calculation of the fine and hyperfine structures of the antiprotonic Helium atom"Physical Review A. 63. 012518 (2001)
• [文献書誌] Y.Kino,T.Sekine,Y.Sato,H.Kuto,F.Suekane,A.Suzuki: "Positron Annihilation in Liquid Scintilator for electron antineutrino detection"J.Nuclear and Radiochemical Sciences. 1. 63-68 (2000)