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2017 年度 実施状況報告書

原子核のスピン応答、弱遷移過程と元素合成

研究課題

研究課題/領域番号 15K05090
研究機関日本大学

研究代表者

鈴木 俊夫  日本大学, 文理学部, 教授 (70139070)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
キーワード電子捕獲 / ニュートリノ-原子核反応 / 殻模型 / 元素合成 / ベータ崩壊
研究実績の概要

1 pf殻核の新しいハミルトニアンGXPF1Jに基づく天体条件下での精密な電子捕獲率、β崩壊率、ニュートリノ放出エネルギー消失率、ガンマ線エネルギー生成率をpf殻核全般にわたって評価し、元素合成や星の進化の天体計算の有効利用に供するため表としてまとめた。JINA REACLIB database に組みこまれている。
2 この弱遷移率をType Ia型超新星爆発における種々の天体モデル―1次元および3次元の爆燃を伴うモデル、伴わないモデル―による鉄領域の元素合成に適用し、元素合成率の差から天体モデルの優位性を決められるか否かを調べた。54Cr, 54Feの合成率の違いを観るのが爆発モデルの差を見極めるのに有効であることがわかった。
3 Ab initio な方法によって基本的な二体および三体のカイラル有効相互作用から導き出したsd殻核の新しい相互作用を、sd殻核のガモフ・テラー遷移強度の評価に適用した。実験値との整合性は現象論的な相互作用(USDB)よりは低いが、質量数が大きくない核では十分実用性があり、電子捕獲率の評価値はUSDBとは2-3倍の範囲内で一致することがわかった。
4 ニュートリノ検出に有効な標的核 16Oによるニュートリノ-原子核反応断面積を、実験との比較、検討が可能なように、改良された殻模型ハミルトニアンを用いて、コヒーレント散乱(弾性散乱)、ガンマ線放出、粒子放出チャネルの各分岐ごとに評価を行った。KAMIOKAにおける、粒子放出に続いて起こるガンマ線放出のカウント数の新たな評価が可能となった。
5 核半径、電気4重極遷移率、殻ギャップエネルギーの最近の実験データは、陽子数6が新しい魔法数であることを示す。殻模型による理論計算は、炭素同位体の陽子の殻ギャップエネルギーの実験値を良く再現し、陽子数6が新しい魔法数であることを支持する。

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

1 pf殻核での電子捕獲率のIa型超新星爆発による鉄領域の元素合成への応用研究が、複数の異なる超新星爆発モデルを観測と比較して区別できる可能性を議論できる段階まで進展した。
2 pf殻核での電子捕獲率、ベータ崩壊率、ニュートリノ‐エネルギーロス率の系統的な表の作成が完成した。
3. sd殻核のガモフ・テラー遷移においてab initio な相互作用の有効性と現時点の近似での限界を調べることができた。
4 二つの主殻にまたがる sd-pf殻核、pf-g殻核の領域への弱遷移率の評価の研究は、徐々にではあるが進展している。
5 ニュートリノ-酸素核の反応断面積の各チャネルごとの計算が整い、KAMIOKA等での実験との比較が可能な段階まで研究が進展した。

今後の研究の推進方策

1 ニュートリノ-酸素核と同様に、ニュートリノ-13C核の反応断面積の各チャネルごとの計算の整備を進め、ニュートリノ検出、ニュートリノ振動の研究に応用する。
2 R-過程における waiting point 核のベータ崩壊率を殻模型で評価し、超新星爆発、中性子星合体での r-過程による元素合成の研究に応用する。
3 二つの主殻にまたがる sd-pf殻核、pf-g殻核の領域への弱遷移率の評価の研究をさらに進展させる。

  • 研究成果

    (20件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 5件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 10件、 招待講演 7件)

  • [国際共同研究] University of Wisconsin/Western Michigan University/Notre Dame University(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      University of Wisconsin/Western Michigan University/Notre Dame University
  • [国際共同研究] Indian Institute of Technology Rookee(India)

    • 国名
      インド
    • 外国機関名
      Indian Institute of Technology Rookee
  • [国際共同研究] Max Planck Inst. fur Extraterr. Physik(Germany)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      Max Planck Inst. fur Extraterr. Physik
  • [雑誌論文] Evidence for prevalent Z=6 magic number in neutron-rich carbon isotopes2018

    • 著者名/発表者名
      D. T. Tran, H. J. Ong, I. Tanihata, N. Aoi, Y. Enyo-Kanada, T. Suzuki et al.,
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 9 ページ: 1594/1-7

    • DOI

      10.1038/s41467-018-04024-y

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Ab initio calculation of Gamow-Teller strngths in the sd-shell2018

    • 著者名/発表者名
      A. Saxena, P. Srivastava and T. Suzuki
    • 雑誌名

      Physical Review C

      巻: 97 ページ: 024310/1-19

    • DOI

      10.1103/PhysRevC.97.024310

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Formation of two-neutron halo in drip-line nuclei from the low-energy neutron-neutron interaction2017

    • 著者名/発表者名
      T. Suzuki, T. Otsuka, C. Yuan and Navin Alahari
    • 雑誌名

      Proceedings of Science

      巻: INPC2016 ページ: 055/1-8

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Electron-capture rates of nuclei at stellar environments and nucleosynthesis2017

    • 著者名/発表者名
      T. Suzuki, M. Honma, N. Shimizu, Y. Tsunoda, T. Otsuka, T. Kajino, K. Mori, M. Famiano, J. Hidaka, K. Nomoto, and K. Iwamoto
    • 雑誌名

      Proceedings of Science

      巻: INPC2016 ページ: 155/1-8

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Neutrino-nucleus reaction cross sections for neutrino detection and nucleosynthesis in supernova explosions2017

    • 著者名/発表者名
      T. Suzuki, B. Balantekin, T. Kajino, S. Chiba and M. Honma
    • 雑誌名

      Proceedings of Science

      巻: INPC2016 ページ: 248/1-8

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Roles of nuclear weak rates on the evolution of degenerate cores in stars2017

    • 著者名/発表者名
      T. Suzuki, N. Tsunoda, Y. Tsunoda, M. Shimizu and T. Otsuka
    • 雑誌名

      EPJ Web of Conferences

      巻: 165 ページ: 01048/1-4

    • DOI

      10.1051/epjconf/201716501048

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] ニュートリノ‐原子核反応と元素合成2018

    • 著者名/発表者名
      鈴木 俊夫
    • 学会等名
      新学術「地下素核研究」大4回超新星ニュートリノ研究会
  • [学会発表] Neurino-nucleus reaction cross sections and e-capture rataes based on recent advances in shell-model interactions2018

    • 著者名/発表者名
      Toshio Suzuki
    • 学会等名
      INT program on "Nuclear ab initio Theories and Neutrino Physics"
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Nuclear forces, shell evolution and weak transition rates in stars2018

    • 著者名/発表者名
      Toshio Suzuki
    • 学会等名
      First Workshop on Nuclear Shell Model Developments and Applications in Eastern Asia (NuSEA2018)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Structure of two-neutron halo in light drip-line nuclei2017

    • 著者名/発表者名
      T. Suzuki and T. Otsuka
    • 学会等名
      12th International Spring Seminar on Nuclear Physics; Current Problems and Prospects for Nuclear Structure
    • 国際学会
  • [学会発表] Roles of nuclear weak rates on the evolution of degenerate cores in stars2017

    • 著者名/発表者名
      T. Suzuki, N. Tsunoda, Y. Tsunoda, K. Shimizu and T. Otsuka
    • 学会等名
      Nuclear Physics in Astrophysics VIII
    • 国際学会
  • [学会発表] Structure of drip-line nuclei2017

    • 著者名/発表者名
      Toshio Suzuki
    • 学会等名
      Advances in Theoretical Nuclear Physics; Probing fundamental interactions by low energy excitations
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Roles of nuclear weak rates on the evolution of stars and nucleosynthesis2017

    • 著者名/発表者名
      Toshio Suzuki
    • 学会等名
      International Symposium on Physics of Unstable Nuclei (ISPUN17)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Study of neutrino-nucleus reactions and neutrino emissions for neutrino detection, nucleosynthesis and cooling of stars2017

    • 著者名/発表者名
      Toshio Suzuki
    • 学会等名
      International School of Nuclear Physics, 39th Course, Neutrinos in Cosmology, in Astro-, Particle- and Nuclear Physics
    • 国際学会
  • [学会発表] Shell-model study of spin modes in nuclei and applications to astrophysical processes2017

    • 著者名/発表者名
      Toshio Suzuki
    • 学会等名
      Inter-institutional Meeting in Interdisciplinary Theoretical and Computational Physical Sciences (ITCPS2017)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Nuclear structure and nuclear weak rates for nucleosynthesis2017

    • 著者名/発表者名
      Toshio Suzuki
    • 学会等名
      Impact of Exotic Nuclear Structure on Explosive Nucleosynthesis
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Roles of nuclear forces on the shell evolutions toward drip-lines2017

    • 著者名/発表者名
      Toshio Suzuki
    • 学会等名
      Ito International Research Center Symposium "Perspectives of the Physics of Nuclear Structure"
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2018-12-17   更新日: 2022-02-21  

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