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2019 年度 実績報告書

相対論効果のための密度汎関数理論

研究課題

研究課題/領域番号 19J20543
研究機関東京大学

研究代表者

内藤 智也  東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2019-04-25 – 2022-03-31
キーワード密度汎関数理論 / 相対論効果 / 逆コーンシャム法 / 超重元素電子状態 / 原子核構造計算 / ミュオン捕獲反応
研究実績の概要

超重元素の原子, 分子, 固体状態の研究に向け, 昨年度までに開発した, 有限光速効果を考慮した相対論的な密度汎関数理論について構築した.
また, 今後の相対論的な密度汎関数理論の開発にむけて, 密度汎関数理論の逆問題である, 密度から有効ポテンシャルを構築する手法 (逆コーン・シャム法) の拡張を行った. 先行研究では, 個々の物質にのみ適用可能な有効ポテンシャルしか得られていなかったが, 本手法では, 実験的または波動関数理論で得られた密度を用いて, 既存の密度汎関数を改善を可能にする.
また, これらの手法をより精度良く計算するための計算コードの開発, 及び具体的に物理量を計算するための手法の開発を行った.
原子や固体などの電子系の密度汎関数理論を原子核の密度汎関数理論に応用する研究として, 核子が点電荷ではなく電荷分布を持つことの効果, および, 原子系では考慮されているが原子核系ではほとんど考慮されていない真空偏極による 効果を原子核の密度汎関数理論に取り込むことで, これらの影響が束縛エネルギーに無視できないことを確認した.
また, 原子核がミュオンを捕獲する過程 (ミュオン捕獲過程) に対して, ミュオン波動関数に電子の影響を初めて考慮した. また, この手法を用いた, 医療用核種 99Tc のジェネレータである 99Mo の生成過程について詳細に解析を行った.
原子核における乱雑位相近似に対して ρ 中間子の影響を考慮する研究も中国・蘭州大学との共同研究で実施した.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

当初の研究と順序を変更して手法の開発を重点的に行なっているが, 手法及び計算コードの開発が順調に進んだため.
また, 本研究手法を原子核物理に応用する研究では, 共同研究により当初予定していなかったミュオン捕獲反応に応用することが出来たため.

今後の研究の推進方策

測定可能な物理量を計算するための計算手法の開発を継続して行う. また, 計算コードの開発の完成を目標とし, 実際に通常の元素, 超重元素双方に対して具体的な物理量の計算ができるよう準備をすすめる.

また, 本手法を原子核構造計算にも引き続き応用し, 実際にクーロン力とアイソスピンを破る核力の競合について継続的に研究を行う.

  • 研究成果

    (27件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 12件、 招待講演 4件)

  • [国際共同研究] ミラノ大学/INFN(イタリア)

    • 国名
      イタリア
    • 外国機関名
      ミラノ大学/INFN
  • [国際共同研究] 蘭州大学(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      蘭州大学
  • [国際共同研究] ザグレブ大学(クロアチア)

    • 国名
      クロアチア
    • 外国機関名
      ザグレブ大学
  • [雑誌論文] Finite-size, vacuum polarization, and electromagnetic spin-orbit effects on nuclear binding energies and radii in spherical nuclei2020

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Naito, Ryosuke Akashi, Gianluca Colo, Haozhao Liang, and Xavier Roca-Maza
    • 雑誌名

      arXiv

      巻: - ページ: 2003.03177

    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Improvement of functionals in density functional theory by the inverse Kohn-Sham method and density functional perturbation theory2019

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Naito, Daisuke Ohashi, and Haozhao Liang.
    • 雑誌名

      Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics

      巻: 52 ページ: 245003

    • DOI

      10.1088/1361-6455/ab4eef

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Coulomb Energy Density Functionals for Nuclear Systems: Recent Studies of Coulomb Exchange and Correlation Functionals2019

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Naito, Ryosuke Akashi, Gianluca Colo, Haozhao Liang, and Xavier Roca-Maza
    • 雑誌名

      EPJ Web of Conferences

      巻: 223 ページ: 01044

    • DOI

      10.1051/epjconf/201922301044

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] How to Improve Functionals in Density Functional Theory? ―Formalism and Benchmark Calculation―2019

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Naito, Daisuke Ohashi, and Haozhao Liang.
    • 雑誌名

      arXiv

      巻: - ページ: 1908.09063

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Theoretical study of Nb isotope productions by muon capture reaction on 100Mo2019

    • 著者名/発表者名
      Maureen Ciccarelli, Futoshi Minato, and Tomoya Naito.
    • 雑誌名

      arXiv

      巻: - ページ: 1911.04084

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Relativistic density functional theory with finite-light-speed correction for the Coulomb interaction2019

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Naito, Ryosuke Akashi, Haozhao Liang, and Shinji Tsuneyuki
    • 雑誌名

      arXiv

      巻: - ページ: 1911.10670

    • オープンアクセス
  • [学会発表] Coulomb Energy Density Functionals for Nuclear Systems2020

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Naito, Xavier Roca-Maza, Gianluca Colo, and Haozhao Liang
    • 学会等名
      Vth Topical Workshop on Modern Aspects in Nuclear Structure?The Many Facets of Nuclear Structure? (Bormio2020)
    • 国際学会
  • [学会発表] Improvement of functionals in density functional theory by inverse Kohn-Sham method2020

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Naito, Daisuke Ohashi, and Haozhao Liang
    • 学会等名
      Vth Topical Workshop on Modern Aspects in Nuclear Structure?The Many Facets of Nuclear Structure? (Bormio2020)
    • 国際学会
  • [学会発表] How to Improve Functionals in Density Functional Theory?2020

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Naito
    • 学会等名
      Seminar in Nuclear Physics Group (University of Zagreb)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 相対論的密度汎関数理論の構築~超重元素の理解に向けて~2019

    • 著者名/発表者名
      内藤智也
    • 学会等名
      Sendai Nuclear Science Colloquium (東北大学)
    • 招待講演
  • [学会発表] Coulomb Energy Density Functionals for Nuclear Systems2019

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Naito, Ryosuke Akashi, Gianluca Colo, Haozhao Liang, and Xavier Roca-Maza
    • 学会等名
      Nuclear Structure and Dynamics 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] Introduction and Application of Density Functional Theory Toward Understanding Super-heavy Elements2019

    • 著者名/発表者名
      内藤智也
    • 学会等名
      760th ASRC Seminar (日本原子力研究開発機構)
    • 招待講演
  • [学会発表] How to Improve Functionals in Density Functional Theory?2019

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Naito, Daisuke Ohashi, and Haozhao Liang
    • 学会等名
      International Nuclear Physics Conference 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] Coulomb Energy Density Functionals for Nuclear Systems2019

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Naito, Ryosuke Akashi, Gianluca Colo, Haozhao Liang, and Xavier Roca-Maza.
    • 学会等名
      International Nuclear Physics Conference 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of relativistic density functional theory with finite-light-speed correction toward electronic structures of super-heavy elements2019

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Naito, Ryosuke Akashi, Haozhao Liang, and Shinji Tsuneyuki
    • 学会等名
      The 18th International CNS Summetr School
    • 国際学会
  • [学会発表] Coulomb Energy Density Functionals for Nuclear Systems2019

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Naito
    • 学会等名
      The 5th workshop on many-body correlations in microscopic nuclear model (Sado2019)
  • [学会発表] Introduction and Application of Density Functional Theory Toward Understanding Super-heavy Elements2019

    • 著者名/発表者名
      内藤智也
    • 学会等名
      第58回核化学夏の学校
  • [学会発表] (一般シンポジウム講演) 量子多体問題としての超重元素科学2019

    • 著者名/発表者名
      内藤智也
    • 学会等名
      日本物理学会 2019年秋季大会 (素核宇)
  • [学会発表] jj-couplingシェル模型波動関数を用いたクラスター構造の研究2019

    • 著者名/発表者名
      板垣直之, 内藤智也, 東崎昭弘
    • 学会等名
      日本物理学会 2019年秋季大会 (素核宇)
  • [学会発表] Application of the functional-renormalization-group aided density functional theory to the two-dimensional homogeneous electron gas2019

    • 著者名/発表者名
      Takeru Yokota and Tomoya Naito
    • 学会等名
      4th International Symposium on Research and Education of Computational Science (RECS)
    • 国際学会
  • [学会発表] Electromagnetic Contribution to Nuclear Binding Energy2019

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Naito
    • 学会等名
      China-Japan Collaboration Workshop on "Nuclear Mass and Life for Unraveling Mysteries of R-process”
    • 国際学会
  • [学会発表] Electromagnetic Contribution to Nuclear Binding Energy and Its Future Applications2019

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Naito
    • 学会等名
      International Molecule-type Workshop "Nuclear Fission Dynamics 2019"
    • 国際学会
  • [学会発表] Electromagnetic Contribution to Nuclear Binding Energy2019

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Naito
    • 学会等名
      International workshop for graduate students and young physicists on nuclear physics (Peking Univeristy)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Development of relativistic density functional theory with finite-light-speed correction toward electronic structures of super-heavy elements2019

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Naito, Ryosuke Akashi, Haozhao Liang, and Shinji Tsuneyuki
    • 学会等名
      4th International Symposium on Superheavy Elements (SHE2019)
    • 国際学会

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公開日: 2021-01-27  

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