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本課題では、ヘリウム４原子核が直線上に並んだ特異な原子核構造、直鎖クラスター構造の探索を目的としている。特に、中性子が過剰な炭素同位体を対象とし、それら余剰中性子がどのような役割を担うか調べている。本研究では、１年目および２年目において、炭素14における直鎖クラスター構造の存在を予言し、観測可能な証拠を提示した。この時、炭素14における直鎖クラスター構造は、余剰中性子が占有する軌道によってパイ軌道とシグマ軌道の２種類存在することも明らかにした。そしてこのうち、パイ軌道の直鎖クラスター構造の候補となりうる共鳴状態が国内・国外を問わず観測されているため、その存在は極めて確からしいことを本研究で初めて示してきた。一方、シグマ軌道の直鎖クラスター構造は、観測的証拠が依然乏しく、理論予測にのみとどまっていた。
そこで当該年度は、炭素14におけるシグマ軌道の直鎖クラスター構造の立証を目指して、観測的証拠となりうるさらなる物理量を探索した。具体的には、炭素14の陽子数と中性子数を逆にした原子核である酸素14に着目した。直鎖クラスター構造におけるシグマ軌道のように空間的に拡がった余剰陽子が存在すると、クーロンエネルギーが減少するため、炭素14と酸素14の励起スペクトルの間には差が生じる。この差が理論・実験ともに示されれば、シグマ軌道の直鎖クラスター構造の存在を示す新たな証拠となると考えた。以上の仮説のもと、酸素14に対して励起スペクトルを計算した。その結果、シグマ軌道の直鎖クラスター状態のみ、励起エネルギーに大きな差が生じることを明らかにした。したがって、この差が観測されればシグマ軌道の直鎖クラスター構造の存在を示す強力な証拠となる。以上の結果は、論文として発表済である。
また、当該年度は炭素16に対しても同様の計算を行い、直鎖クラスター構造の崩壊モードを調べ、この結果も論文として発表した。
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