研究課題
基盤研究(C)
反陽子ヘリウム原子は、高精度なレーザー分光実験によりそのエネルギー準位間の遷移周波数が測定されている。本研究では、反陽子の質量等の反陽子に関する基礎物理定数を高精度に決定するために、これまでの計算精度を大幅に改善した。また、ここで開発された計算手法「ガウス関数展開法」を他の粒子系に適応し、手法の普遍性を確かめるとともに、通常の原子分子に無いエキゾチック原子分子系の特異な性質を明らかにした。反陽子ヘリウム原子のエネルギー準位の計算精度を向上するため、核間の動径波動関数の改善を行った。最適な基底関数系作るため、水素分子の高振動励起状態を例にとり、本研究で用いる変分計算とシュレディンガー方程式の数値計算による直接解法とを比較した。その結果、ガウスパラメータを複素数に変えた基底関数のどちらもがこれまでの原点にピークを持つガウス関数より計算精度が1桁以上向上する事が分かった。この新しい基底関数を用い、反陽子ヘリウム原子のエネルギー準位を再計算した。今後、新しい実験値との比較により反陽子の質量や磁気能率の精度が向上されることが期待される。本研究で開発されたガウス関数展開法を用い、反陽子同様負電荷をもつ重い粒子であるスタウ粒子(タウ粒子の超対称性粒子)や、反陽子同様に反粒子である陽電子の束縛状態や共鳴状態の計算を行った。ガウス展開法による精密な取扱により、スタウ原子ではビッグバン直後の元素合成におけるスタウ粒子の役割を、陽電子原子では、原子と様電子間の特異な結合様式をそれぞれ明らかにした。
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