| 研究課題/領域番号 |
16K05353
|
|---|
| 研究機関 | 大阪大学 |
|---|
研究代表者 |
河野 通郎 大阪大学, 核物理研究センター, 協同研究員 (40234710)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
|
| キーワード | ３体力 / カイラル有効場理論 / ３体力の有効２体化 / Ｇ行列 / 原子核の飽和性 / 光学模型ポテンシャル / テンソル力 / ユニタリ演算子模型法 |
|---|
| 研究実績の概要 |
素粒子の標準理論である QCD の対称性とその破れの機構に基礎を置くカイラル有効理論が系統的に記述する核力と３体力が、現象論に頼らず原子核の基本的性質である飽和性を記述することができることを出発点として、３体力の効果を原子核の構造的側面と反応過程において検証することを通じ、核力に基づく量子多体系としての原子核の存在様式を明らかにするという研究目的に沿って、３体力による効果を考慮して核構造の微視的多体計算を行う共同研究を行い、また核子‐原子核および原子核‐原子核の散乱を記述する光学模型ポテンシャルを微視的に構築する共同研究を着実に進めている。
核構造研究においては、３体力を核物質で２体化する処方を確立し、数値計算プログラムを整備した。有限核で３核子行列要素と３体相関を直接求めるユニタリ演算子模型法による量子多体計算も準備しているが、２体化処方は物理的意味を捉えやすいという利点がある。同時に、正エネルギー領域での３体力効果を含む核内有効相互作用を、散乱を記述する光学模型ポテンシャルを微視的に構築し、現象論的調節なしで弾性散乱が説明されることを通じ３体力の重要性を示すとともに、核子が放出される過程の遷移ポテンシャルへの適用を試み、３体力効果を検証する可能性があることが明らかにした。
微視的基礎をもつ３体力では、従来の現象論では予測されない非中心力成分が現れる。それらの特徴が原子核の性質とどのように対応するかを調べることは新しい課題である。その一端として、これまで考慮されてこなかった有効テンソル力の光学模型ポテンシャルへの直接的寄与の計算を実行した。テンソル力はパイオン交換の特徴として、原子核物理で基本的に重要な成分であり多くの研究がなされている。それでも十分な理解には至らず、現在も理論的そして実験的な研究対象である。３体力の寄与を通じて、この問題を調べる手掛かりが得られる。
|
| 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
３体核力の一つの核子自由度を核媒質中で積分を行って有効２体化することにより３体力の効果を考察し、核子多体系におけるその基本的に重要な役割を明らかにしてきた私の研究は、２体化３体力を含む有効相互作用の性質を原子核の殻模型の枠組みで調べる研究と、ユニタリ模型演算子法を用いて第１原理的量子多体計算を試みている東京大学の研究者との共同研究につながった。これまでに得られた成果はいくつかの物理学会発表として報告されている。そこでは、殻模型の有効相互作用に与える３体力の望ましい効果が示され、多体相関を含む微視的多体計算の実行に向けての進展が得られている。
九州大学・大阪大学のグループとの、核反応過程における３体力効果の役割の明確化とその検証を行う課題については、運動量空間で求めたＧ行列を座標表示の関数形にパラメーター化することにより、応用に適した密度依存有効相互作用を作成する作業が最終段階を迎え、様々な過程の記述への応用が期待される。弾性散乱を記述する光学模型ポテンシャルの導出に加えて、陽子入射による２核子放出家庭の遷移を記述する相互作用への適用についても、３体力の効果が定量的に示され、今後の実験的検証の可能性への示唆を与えるものとなった。また、カイラル有効場理論が与える３体力の効果の特徴であるテンソル成分の増加に関連して、光学模型ポテンシャルへの寄与を取り上げた。テンソル力は、非局所平均場をもたらす。中心力の交換項やスピン軌道力が与える非局所場と合わせて、散乱断面積を計算する数値計算を実行し、それぞれの成分の寄与を見るとともに、しばしば導入される局所化近似の正当性についての知見を得ることができた。
ユニタリ模型演算子法を用いた量子多体計算については、東京大学の宮城氏が進めている３体相関と３体力を取り入れる計算の進行と並行して理論的検討を行っている。
|
| 今後の研究の推進方策 |
核力に基づく微視的な原子核内有効相互作用研究は、核物理の理論的研究の中心的役割を果たす。世界的には、QCD に基礎を置くカイラル有効場理論を用いた核子間相互作用を用い、様々な第１原理的計算手法により核子多体系の理解を目指す研究がおこなわれているが、日本での研究者は少ない。３体力の微視的理解とその寄与をキーワードとして、原子核の散乱・反応過程への適用を具体的に行う課題と、他では行われていない独自の量子多体計算手法であるユニタリ模型演算子法を開発して実行する課題を追及することにより、独創性のある核物理の理論的研究の推進に努め、この分野の研究の活性化を目指す。海外では、結合クラスター法の枠組みでの多体計算や、くりこみ処方により導かれる模型空間内有効相互作用を用いた大規模殻模型計算が行われていいるが、それらとは異なる理論形式を整備することを目標とする。核力の３体力の問題を、模型空間を制限することによる誘起多体力としてとらえ、量子力学の基本的な問題という観点からの理解を心掛ける。
微視的多体問題に関する全国的な研究会を開催することを企画し、また、いろいろな研究会の場で少し異なる分野である核構造と核反応の研究者の間の研究交流を図る。これまで行ってきた、九州大学核理論研究室への出張と大阪大学核物理研究センターの訪問による定期的な議論と研究交流を継続して研究を行う。
|
| 次年度使用額が生じた理由 |
フリーズすることがあるワークステーションの保守点検費の支出を予想していたが、修理に出すに至っていない。九州大学への出張回数が予定より少なかった。
|
| 次年度使用額の使用計画 |
当初は予定していなかった、原子核多体問題に関する全国的研究会を開催する予定である。
|
