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2017 年度 実施状況報告書

輸送理論で解き明かす核反応と核物質におけるクラスター相関

研究課題

研究課題/領域番号 17K05432
研究機関東北大学

研究代表者

小野 章  東北大学, 理学研究科, 助教 (20281959)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
キーワードクラスター / パウリブロッキング / 輸送模型 / π中間子生成 / 反対称化分子動力学 / 重イオン衝突
研究実績の概要

重イオン衝突では,広いエネルギー領域での諸課題において,クラスター相関が本質的な役割を果たす.当該年度の反対称化分子動力学(AMD)に基づいた研究では,特に,複数のクラスターを結合させてLiやBeなどの軽い核を作る相関の役割が明らかになった.95 MeV/uでの12C+12Cでは,クラスター間の相関を考慮する計算により,質量数9以下の原子核がほぼ基底状態に近い状態で直接生成される場合があることがわかり,これにより生成物のスペクトルや角分布の実験値をよく再現できた.一方,理研TCP実験に対応する270 MeV/uのSn+Snでは,広範囲の衝突径数での計算を実験の情報と比較したところ,Heやそれより重いフラグメントが多すぎることが分かってきた.これらはクラスター相関の強さに関する重要な情報であり,今後の研究に反映させたい.
輸送模型比較の国際共同研究では,二核子衝突のみの箱計算の結果がまとまった.模型間の結果の違いのほとんどが,模型の特性や採用した処方によるものとして理解できた.特にパウリブロッキングの破れについては,確率的な手法を採用する輸送模型の本質的な問題として認識された.また,π中間子を含む箱計算では,当初模型間の相違が非常に大きかったものの,結果の分析が進むにつれて収束してきた.特に,反応速度方程式や熱平衡の理論値の計算が可能となり,多くの模型が採用する処方ではπ+Nの大きな断面積を扱う上で問題があることが判明した.一方,我々が用いるJAMでは,ほぼ正解が得られていることが分かった.
我々のAMD+JAMの枠組みでは,従来はΔ共鳴生成の際のパウリブロッキングはJAMの中で行なっていたが,AMDでの正確な分布関数を用いることで,模型比較で明らかになった本質的な問題を回避できるという着想を得た.その計算を実現し,理研TCP実験の系での荷電π中間子比に有意な改善が得られた.

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

輸送模型比較では,衝突判定処方の詳細な分析や反応速度方程式や熱平衡の計算を研究代表者が中心となって行い,それにより,模型間の結果の相違のほとんどを理解できる状況となり,しかも我々が採用するJAMでほぼ正解が得られていたことは,当初の予想以上である.また,12C+12Cでの成果も当初は予想していなかった.一方,理研TPC実験に対応する重イオン衝突の計算では,高密度対称エネルギーに制限を与えることはできていない.荷電π中間子の実験データが公表されるまでの間に,複数の観測量を無矛盾に理解するための準備を進めている.

今後の研究の推進方策

基本的には交付申請書に記載の計画のように今後の研究を推進する予定である.これまでの研究を継続・発展させるとともに,数十MeV/uでのクラスター・フラグメント生成機構や対称エネルギー効果の解明に取り組む.
ただし,この1年間の研究による認識として,重イオン衝突におけるストッピング(3次元運動量分布が平衡化・等方化する度合い)を系統的に理解することが基礎として重要であると考えている.そこで,クラスターやフラグメントの生成量とともにストッピングにも注意し,当初の計画では平成31年度に実施するとしている系統的な計算の一部を前倒しして行う.一方,Δ共鳴やπ中間子のポテンシャルの導入は時間をかけて行うこととしたい.
また,輸送模型比較の国際共同研究は,今後も継続されると思われる.重イオン衝突の状況でのπ中間子生成での比較や,クラスターやフラグメント生成での比較へと進展するように努力したい.

次年度使用額が生じた理由

おおよそ予定どおりであったが,次年度に国際会議に出席の予定が複数あるので,そのために使用することとしたい.

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件)

  • [国際共同研究] China Institute of Atomic Energy/Shanghai Institute of Applied Physics/Institute of Modern Physics(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      China Institute of Atomic Energy/Shanghai Institute of Applied Physics/Institute of Modern Physics
    • 他の機関数
      5
  • [国際共同研究] Michigan State University/Texas A&M University(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Michigan State University/Texas A&M University
  • [国際共同研究] INFN-LNS/INFN Firenze(イタリア)

    • 国名
      イタリア
    • 外国機関名
      INFN-LNS/INFN Firenze
  • [国際共同研究] Ludwig-Maximilians-University Munich/Johann Wolfgang Goethe University/Universitaet Giessen(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      Ludwig-Maximilians-University Munich/Johann Wolfgang Goethe University/Universitaet Giessen
  • [国際共同研究] IFIN-HH(ルーマニア)

    • 国名
      ルーマニア
    • 外国機関名
      IFIN-HH
  • [国際共同研究]

    • 他の国数
      2
  • [雑誌論文] Cluster correlation and fragment emission in 12C + 12C at 95 MeV/nucleon2018

    • 著者名/発表者名
      G. Tian, Z. Chen, R. Han, F. Shi, F. Luo, Q. Sun, L. Song, X. Zhang, G. Q. Xiao, R. Wada, and A. Ono
    • 雑誌名

      Physical Review C

      巻: 97 ページ: 034610-1~13

    • DOI

      10.1103/PhysRevC.97.034610

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Comparison of heavy-ion transport simulations: Collision integral in a box2018

    • 著者名/発表者名
      Ying-Xun Zhang, Yong-Jia Wang, Maria Colonna, Pawel Danielewicz, Akira Ono, Manyee Betty Tsang, Hermann Wolter, Jun Xu et al.
    • 雑誌名

      Physical Review C

      巻: 97 ページ: 034625-1~20

    • DOI

      10.1103/PhysRevC.97.034625

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 輸送模型計算におけるπ生成2018

    • 著者名/発表者名
      小野章
    • 学会等名
      新学術領域「中性子星核物質」理論班主催研究会2018
  • [学会発表] Light clusters and light nuclei in collision dynamics2017

    • 著者名/発表者名
      Akira Ono
    • 学会等名
      7th International Symposium on Nuclear Symmetry Energy
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Status of HW3 -- Pion Production2017

    • 著者名/発表者名
      Akira Ono
    • 学会等名
      7th International Symposium on Nuclear Symmetry Energy
    • 国際学会
  • [学会発表] Pauli blocking effects on pion production in central collisions of neutron-rich nuclei2017

    • 著者名/発表者名
      Natsumi Ikeno
    • 学会等名
      7th International Symposium on Nuclear Symmetry Energy
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 中性子過剰な原子核衝突におけるπ中間子生成に対するパウリブロッキング効果2017

    • 著者名/発表者名
      池野なつ美,小野章,奈良寧,大西明
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会

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公開日: 2018-12-17   更新日: 2022-02-21  

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