| 研究課題/領域番号 |
16K05307
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| 研究機関 | 東洋大学 |
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研究代表者 |
田代 基慶 東洋大学, 理工学部, 准教授 (10447914)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 理論化学 / 計算化学 / 星間分子 |
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| 研究実績の概要 |
天文・宇宙物理分野で分子や物質の反応が重要な役割を果たす広範な現象に対し、理論化学的手法を適用して問題解明へ貢献することが本研究の目的である。具体的な研究対象は２つあり、１つ目は気相・星間塵表面での複雑な分子生成に関わる化学反応素過程の理論化学的取り扱いである。本計画では特に、複雑な星間有機分子生成に関連する気相・星間塵表面それぞれの反応素過程の詳細を明らかにする。本研究のもう一つの対象は、原子・分子超精密分光を用いた非加速器素粒子物理実験への理論化学的立場からの実験提案・結果の予測・サポートである。これら素粒子関連の研究は、生物のアミノ酸がL体のみから出来ている非対称性、我々の宇宙の物質・反物質の非対称性などを解明する上で重要な役割を果たすと考えられており、原子分子分光実験の計画・解析には理論化学的手法が不可欠である。
今年度は前年度に引き続き、主に非加速器素粒子物理実験と関連した課題を推進した。特に、原子の電子励起状態から光子１つとニュートリノ対が放出されて基底状態に脱励起する過程について検討を進めた。対象として金およびキセノン原子を候補とし、まず、それぞれの原子について相対論的電子状態計算手法を用いて精度の高い励起状態間遷移要素の計算を行った。次にそれらの結果を用いて光子１つとニュートリノ対が放出される過程の強度の計算を行った結果、従来から検討されているキセノン原子の方が金原子に比べて大幅に強い強度でニュートリノ対が放出されることを確認することができた。一方で、星間塵表面での分子生成過程に関連し、水クラスター上で一酸化炭素に逐次的に水素が付加される反応過程を対象とし、GRRMを用いた取扱いについて検討を行った。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
計画申請後の所属異動による研究環境の変化により、初年度・次年度においてはエフォートの割合が大幅に低下し想定通りに計画を進めることができなかった。このため当初の想定よりも全体ではやや遅れているが、研究課題自体は着実に進んでいると考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
非加速器素粒子物理実験と関連した課題はほぼ完了しつつあるので、今後は気相・星間塵表面での複雑な分子生成に関わる課題に主に取り組むことになる。今年度に引き続き、GRRMを用いた表面反応取扱いの検討を推めて行く予定である。一方で、申請者がこれまで開発してきた第一原理R行列法の手法を発展させて電子・分子衝突過程の計算で振動・解離といった核運動の効果を取り扱えるよう改良し、プログラム実装を行う。その後は、電子・分子衝突を取り扱うことのできる理論・プログラム開発を行うと同時に星間分子反応への応用も進める予定である。理論開発面では、電子・分子衝突過程において空間的に広がった分子軌道を取り扱うための基底関数の検討を行う。これまでの取り扱いでは標的分子・衝突電子双方ともにガウス型関数の線形結合を用いて軌道を表現していたが、この方法では標的分子が大きい場合や価電子軌道がdiffuseで広がっている場合に数値的な不安定性が発生し易い。また、R行列法で用いるInner Regionを大きく取ることが困難であるという点も問題である。これらの問題を回避するため、本計画では衝突電子を表現する軌道関数をガウス関数以外の関数で表現することを検討する。具体的には、スレーター型関数・スプライン関数などを導入してガウス型関数を用いた場合との計算時間の違い、適用範囲の違いなどを探索する予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
当初予定よりも外部の計算機資源を利用する機会が多く、研究室で導入する予定であった計算機を購入する必要がなかったために次年度使用額が発生した。未使用分については、次年度以降にソフトウェアや研究成果発表用のノートパソコン等の購入に充てる予定である。
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