| 研究課題/領域番号 |
17K05440
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
板垣 直之 京都大学, 基礎物理学研究所, 准教授 (70322659)
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| 研究分担者 |
鈴木 昭弘 (東崎昭弘) 大阪大学, 核物理研究センター, 協同研究員 (20021173)
岩田 順敬 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 研究員 (70707380)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | クラスター構造 / シェル構造 / 非中心力 / スピン・軌道力 / テンソル力 / 三体力 / 原子核構造 / 核力 |
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| 研究実績の概要 |
原子核は通常、シェル模型に代表されるように、陽子や中性子が独立に一体ポテンシャル中を運動しているが、4He原子核(α粒子) は特別に結合の強い原子核であり、軽い核では4核子相関(αクラスター相関) は重要な役割を果たす。しかし単純なクラスター模型では、原子核系において重要な非中心力の効果を取り入れることができない。我々は、Algebraic Quasi Cluster Model (AQCM)を提案・発展させ、波動関数内にパラメータを導入することで、クラスター状態からjj-coupling 的なシェル模型波動関数への転移を記述可能とし、さまざまな原子核に適用してきた。今年度は、特に、AQCMと、ガス的に広がったクラスター状態を効果的に記述する模型として知られるTHSR波動関数の融合を行い、12Cに適用して論文にまとめた。計算に用いる有効相互作用として、有限レンジ3体力項を持つTohsaki力を用いた。
また、上記の有限レンジの3核子間力を含む相互作用を用いて、60個までのαクラスターをさまざまな幾何学的配位を持たせて配置した際の系の安定性を調べ、論文にまとめた。クラスターの表面的な分布の場合、重い原子核でより重要な役割を果たすクーロン力の斥力の効果を小さくする働きがある。
さらに、テンソル力がクラスター・シェル競合に与える影響についてAQCM-Tと呼ばれる方法を用いて分析した。これは前年度のiSMTを発展させたものである。特に、8Beがなぜαーα構造を持つかという長年の問いに対して、α同士が近距離におけて、α内部に作用するテンソル力が抑制されるメカニズムを議論した。この際、核子間に作用する核力として、通常は扱いが難しい、核子ー核子散乱から決められるrealistic interactionを使用可能とし、論文にまとめた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
研究計画はおおむね順調に進展している。課題名になっている有限レンジ３体力を用いて、さまざまな実際の原子核の構造を分析するという点に関しては予定通りの進展をしている。これは核力の中心力部分に対する改善である。さらに当該年度は、クラスター模型における核力の２つの非中心力の取り扱いにおいて、従来のスピン・軌道力のみならず、テンソル力の取り扱いにおいて大きな進展があった。これは、当研究の究極的な目的である、原子核の２つの有力な模型、すなわちシェル模型とクラスター模型を統合するという過程において、重要なステップであると考えられる。また、当該年度は、ガス的に広がったαクラスター状態を記述する有効な模型であるTHSR波動関数にスピン・軌道力の効果を取り入れる枠組みについても提案を行った。さらに、非常に多数のαクラスターが幾何学的に配置した場合についても研究を行い、重い原子核において重要となるクーロン斥力の効果を、クラスター構造が少なくできる可能性を示唆した。
これらはすべて、研究課題の表題にある有限レンジ３体力を用いた研究であり、これらをすべて投稿論文として発表できたことは大きな成果であったということができる。しかしながら、国内・海外を問わず、成果を口頭で発表するという点に関しては時間的制約からほとんど達成することができなかった。このように、成果発表がほぼ論文発表に限られた、という点が、研究成果の外部からの可視化という面で大きな問題であると考えられる。この点を最終年度には改善する必要がある。このような理由で、全体としてはおおむね順調に進展していると評価できる。
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| 今後の研究の推進方策 |
当初の目的のうち、有限レンジ３体力を用いてさまざまな実際の原子核の構造を分析するという点に関してはある程度の目的を達成している。しかし、タイトルにある「中性子核物質」に関しては最終年度に成果をまとめることとなる。
この研究においては全ての核子を反対称化した完全に微視的な波動関数を用いて、中性子星をひとつの原子核と考えた核構造計算を行う。そこでタイトルにある有限レンジ３体力が、どのように核物質の飽和性に寄与し、中性子星の質量を与えるのかを明らかにする。そのような先行研究はほぼない。このような計算においては、超多数の核子が参加した場合のハミルトニアンの行列要素の解析的な式の導出が重要になる。当プロジェクト以前においては、我々によって、一体演算子である運動エネルギーと二体演算子である核子間核力の直接項に関しては解析的な式の導出に成功していた。本プロジェクトの開始によって、核子間核力の交換項部分と、さらに三体力部分に関しても直接項・交換項の解析的な式の導出に成功している。さらに、一般相対論による重力の効果を取り入れた中性子星の質量についても計算を行っている。最終年度はその成果を論文にまとめると同時に、国内・国外の研究集会における口頭発表に力を注ぐ。
さらに、本プロジェクトにより、クラスター模型とシェル模型の統一が進展した。これにより、クラスター模型の波動関数を簡単にシェル模型のものへと変換することが可能となった。これを用い、シェル模型の波動関数を単位とするクラスター状態の分析を開始した。具体的には28Mgにおける14C+14C状態や、16Beにおける8He+8He状態に対する分析を進めている。最終年度はこれらに対しても投稿論文にまとめると共に、さまざまな研究集会における口頭発表に対しても力を注ぐ。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
招へいに要した航空運賃が、当初の見込みと若干のずれが生じたため。
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