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2022 年度 実施状況報告書

第一原理計算による3核子力効果の解明とその宇宙核反応への影響

研究課題

研究課題/領域番号 18K03635
研究機関大阪公立大学

研究代表者

堀内 渉  大阪公立大学, 大学院理学研究科, 准教授 (00612186)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2024-03-31
キーワード宇宙核物理 / 3体力 / 第一原理計算
研究実績の概要

我々の宇宙にある元素の合成過程において、恒星内での放射捕獲原子核反応や、超新星爆発におけるレプトン(電子、ニュートリノ等)原子核反応は決定的な役割を成すことが知られているが、反応率が極端に小さいため、実験による検出が難しく、系統的な反応率の評価は理論計算に頼らざるを得ない。本研究は原子核の外場による応答を第一原理的に求めることで、信頼のおける宇宙核反応率の評価を行う。核子(陽子・中性子)多体系である原子核の精度の良い記述には2核子力だけではなく3核子力の寄与が重要であるが、実験・理論研究の困難さから未だ大きな不定性が残されている。そこで模型を仮定しない一貫した枠組みにより、原子核構造・反応における3核子力の役割を明らかにし、信頼のおける宇宙核反応率を評価する枠組みを確立することが目的である。
本年度は特に真空中の炭素12の特殊な3アルファ状態の構造に関する研究をまとめ、査読付き学術雑誌に発表した。この研究は宇宙核反応で重要なトリプルアルファ反応に密接に関係しており、第一原理的アプローチにより状態に対する知見を得た。並行して中性子核媒質中におけるアルファ粒子系に関する研究をまとめた。これは中性子物質内におけるアルファ粒子系の安定性及び核反応率への寄与を議論したものある。今後多アルファクラスター系の構造計算の知見と合わせることで、核物質中のアルファ粒子の役割の理解が進むことが大いに期待される。また、高エネルギー陽子を用いた原子核反応を調べることで、宇宙核反応率の増大に寄与する原子核クラスター状態を判別する方法を提案するとともに、中性子添加による核構造変化を議論し、原子核の密度分布がどのように進化していくかを調べた。これらの研究業績は8編の査読付き誌上論文及び8件の国内外学術会合において発表され、宇宙核物理への興味や3体力の効果を根本に据えつつ、研究内容に広がりが出てきている。

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

真空中の特殊な3アルファ状態および中性子物質中のアルファ粒子の安定性についての研究が進展した。それに並行して原子核密度に関する微視的な理解が進み、さらには陽子標的を用いた原子核散乱、応答によって原子核クラスター状態を判別する方法を確立した。これら一連の成果は全て査読付き誌上論文として出版されており、総合評価としておおむね順調に進展しているとした。

今後の研究の推進方策

研究計画の主要テーマの一つである放射捕獲反応(原子核応答の逆反応)の微視的記述についての研究を進める。特に原子核クラスターの役割に着目し、宇宙環境中における3体力効果についての知見を得る。

次年度使用額が生じた理由

新型コロナウィルス蔓延の影響により、参加を予定していた学会がオンライン開催あるいは延期されたため次年度への繰り越しが生じた。次年度は国際学会が通常通り開催予定で、本助成金はそれらの参加旅費として使用する。

  • 研究成果

    (25件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 1件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 4件、 招待講演 4件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] University of Padova(イタリア)

    • 国名
      イタリア
    • 外国機関名
      University of Padova
  • [国際共同研究] Universidade Estadual Paulista(ブラジル)

    • 国名
      ブラジル
    • 外国機関名
      Universidade Estadual Paulista
  • [国際共同研究] University of Sevilla(スペイン)

    • 国名
      スペイン
    • 外国機関名
      University of Sevilla
  • [雑誌論文] Imprints of α clustering in the density profiles of 12C and 16O2023

    • 著者名/発表者名
      Horiuchi W.、Itagaki N.
    • 雑誌名

      Physical Review C

      巻: 107 ページ: L021304-1-5

    • DOI

      10.1103/PhysRevC.107.L021304

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Three-α configurations of the second Jπ = 2+ state in 12C2023

    • 著者名/発表者名
      Moriya H.、Horiuchi W.、Casal J.、Fortunato L.
    • 雑誌名

      The European Physical Journal A

      巻: 59 ページ: 37-1-7

    • DOI

      10.1140/epja/s10050-023-00947-3

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Microscopic study of the deformed neutron halo of 31Ne2023

    • 著者名/発表者名
      Takatsu R.、Suzuki Y.、Horiuchi W.、Kimura M.
    • 雑誌名

      Physical Review C

      巻: 107 ページ: 024314-1-7

    • DOI

      10.1103/PhysRevC.107.024314

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pairing core swelling effect in Pb isotopes at N > 1262022

    • 著者名/発表者名
      Horiuchi W.、Inakura T.
    • 雑誌名

      Physical Review C

      巻: 105 ページ: 044303-1-9

    • DOI

      10.1103/PhysRevC.105.044303

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Erosion of N = 28 shell closure: Shape coexistence and monopole transition2022

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Y、Horiuchi W、Kimura M
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: 2022 ページ: 063D02-1-12

    • DOI

      10.1093/ptep/ptac071

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Incomplete absorption reactions at high energy2022

    • 著者名/発表者名
      Makiguchi Katsuhito、Horiuchi Wataru
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: 2022 ページ: 073D02-1-10

    • DOI

      10.1093/ptep/ptac089

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Resonance-to-bound transition of 5He in neutron matter and its analogy with heteronuclear Feshback molecule2022

    • 著者名/発表者名
      Tajima Hiroyuki、Moriya Hajime、Horiuchi Wataru、Iida Kei、Nakano Eiji
    • 雑誌名

      Physical Review C

      巻: 106 ページ: 045807-1-7

    • DOI

      10.1103/PhysRevC.106.045807

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Density profiles near nuclear surface of 44,52Ti: An indication of α clustering2022

    • 著者名/発表者名
      Horiuchi W.、Itagaki N.
    • 雑誌名

      Physical Review C

      巻: 106 ページ: 044330-1-8

    • DOI

      10.1103/PhysRevC.106.044330

    • 査読あり
  • [学会発表] 陽子弾性散乱でみる原子核のクラスター構造2023

    • 著者名/発表者名
      堀内渉, 板垣直之
    • 学会等名
      日本物理学会2023年春季大会
  • [学会発表] ネオン20 のクラスター構造と陽子弾性散乱断面積2023

    • 著者名/発表者名
      山口雄紀, 堀内渉, 板垣直之
    • 学会等名
      日本物理学会2023年春季大会
  • [学会発表] 禁止状態を含まない基底関数による多アルファクラスター状態の記述2023

    • 著者名/発表者名
      森谷元, 堀内渉, Bo Zhou,
    • 学会等名
      日本物理学会2023年春季大会
  • [学会発表] 少数体手法による原子核構造・反応の研究2023

    • 著者名/発表者名
      堀内渉
    • 学会等名
      第2回研究用原子炉を用いた原子核素粒子物理学(FPUR-II)
    • 招待講演
  • [学会発表] Nuclear density profiles and structure of exotic nuclei2022

    • 著者名/発表者名
      W. Horiuchi
    • 学会等名
      Physics of RI: Recent progress and future perspectives
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Halo structure of 62,72Ca within a core plus two-neutron model2022

    • 著者名/発表者名
      W. Horiuchi, Y. Suzuki, M. A. Shalchi, L. Tomio
    • 学会等名
      Developments of Physics of Unstable Nuclei (YKIS2022b)
    • 国際学会
  • [学会発表] Nuclear shapes and density profiles of exotic nuclei2022

    • 著者名/発表者名
      W. Horiuchi
    • 学会等名
      Shapes and Symmetries in Nuclei: from Experiment to Theory (SSNET'22)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Describing localized nucleons near nuclear surface2022

    • 著者名/発表者名
      W. Horiuchi
    • 学会等名
      YIPQS long-term workshop Mean-firld and Cluster Dynamics in Nuclear Systems
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] カルシウム62, 72のエキゾチックハロー構造発現の可能性について2022

    • 著者名/発表者名
      堀内渉, 鈴木宜之, M. A. Shalchi, L. Tomio
    • 学会等名
      日本物理学会2022年秋季大会
  • [学会発表] 中性子過剰鉛同位体における芯核増大現象2022

    • 著者名/発表者名
      堀内渉, 稲倉恒法
    • 学会等名
      日本物理学会2022年秋季大会
  • [学会発表] 直交条件模型を用いた炭素12 第二2+ 状態の研究2022

    • 著者名/発表者名
      森谷元, 堀内渉, Jes´us Casal, Lorenzo Fortunato
    • 学会等名
      日本物理学会2022年秋季大会
  • [学会発表] 高エネルギー原子核衝突における不完全吸収反応2022

    • 著者名/発表者名
      槇口雄二, 堀内渉
    • 学会等名
      日本物理学会2022年秋季大会
  • [学会発表] 原子核密度分布にみるα クラスター状態2022

    • 著者名/発表者名
      堀内渉, 板垣直之
    • 学会等名
      大阪公立大研究会「原子核におけるクラスター物理の新展開」
  • [備考] 大阪公立大学原子核理論研究室

    • URL

      https://www.omu.ac.jp/sci/tnpl/

URL: 

公開日: 2023-12-25  

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