原子核密度汎関数法によるベータ崩壊率の微視的・系統的計算手法の確立

2023 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19K03824
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 吉田 賢市 大阪大学, 核物理研究センター, 准教授 (00567547)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: ベータ崩壊 / 密度汎関数理論 / 核変形 / 中性子過剰核 / スピン・アイソスピン応答

研究実績の概要

[最終年度に実施した主な研究成果]中性子過剰なZr同位体は中性子数に応じて形が変わることが理論的に予言されている。基底回転バンドや低励起状態の性質からそれを観測することはできるが，実験的には生成量が極めて低いことから難しい。低い生成量でもベータ崩壊率の方は測定しやすい。また，これらのZr同位体はr-過程の経路に近いとされているため，ベータ崩壊率を理論的に評価しておくことは重要である。そこで，原子核の変形とベータ崩壊率の関係を調べたところ，変形状態から球形に変わると寿命が急激に短くなることが分かった。それは，強い遷移強度を持った状態が集中するためである。この効果は，粒子・空孔励起に制限をかけているRPAを超えた枠組みでも当てはまることを確認した。よく元素合成のシミュレーションに用いられている核質量を元にしたベータ崩壊率の模型では，このような効果を入れることができない。本研究のような量子多体理論に基づいた微視的な計算が，重い元素の起源を明らかにするには必要であることを示している。本研究は，これからの国際共同研究の出発点となるものである。
[研究期間全体を通じて実施した研究の成果]国内外の共同研究が進み，第一禁止遷移まで含めてレプトンの波動関数と原子核の波動関数を統一的に決めることができた。ベータ崩壊率に関する理論的不定性は数パーセントであることが確かめられた。つまり，原子核の波動関数の確さがベータ崩壊率の正確度を決めている，ということができるようになった。

研究成果

• [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] 大邱大学/高麗大学(韓国)
  • 国名: 韓国
  • 外国機関名: 大邱大学/高麗大学
• [雑誌論文] Triplet-odd pairing in finite nuclear systems: Even-even singly closed nuclei (2024)
  • 著者名/発表者名: Hinohara Nobuo、Oishi Tomohiro、Yoshida Kenichi
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 109 ページ: 034302-1, 9
  • DOI: 10.1103/PhysRevC.109.034302
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evolution of the giant monopole resonance with triaxial deformation (2024)
  • 著者名/発表者名: Washiyama Kouhei、Ebata Shuichiro、Yoshida Kenichi
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 109 ページ: 024317-1, 7
  • DOI: 10.1103/PhysRevC.109.024317
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rotational moments of inertia as indicators of the density dependence of the pairing functionals (2024)
  • 著者名/発表者名: Kenichi Yoshida
  • 雑誌名: IL NUOVO CIMENTO C 巻: 47 ページ: 21-1, 8
  • DOI: 10.1393/ncc/i2024-24021-4
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Triaxial-shape dynamics in the low-lying excited 0+ state: Role of the collective mass (2023)
  • 著者名/発表者名: Washiyama Kouhei、Yoshida Kenichi
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 108 ページ: 014323-1, 8
  • DOI: 10.1103/PhysRevC.108.014323
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electron wave functions in beta-decay formulas revisited (II): Completion including recoil-order and induced currents (2023)
  • 著者名/発表者名: Horiuchi Wataru、Sato Toru、Uesaka Yuichi、Yoshida Kenichi
  • 雑誌名: Progress of Theoretical and Experimental Physics 巻: 2023 ページ: 073D02-1, 20
  • DOI: 10.1093/ptep/ptad089
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Beta-decay half-lives as an indicator of shape-phase transition in neutron-rich Zr isotopes with particle-vibration coupling effects (2023)
  • 著者名/発表者名: Yoshida Kenichi、Niu Yifei、Minato Futoshi
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 108 ページ: 034305-1, 7
  • DOI: 10.1103/PhysRevC.108.034305
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Analysis of a Skyrme energy density functional with deep learning (2023)
  • 著者名/発表者名: Hizawa N.、Hagino K.、Yoshida K.
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 108 ページ: 034311-1, 16
  • DOI: 10.1103/PhysRevC.108.034311
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nuclear mass table in density functional approach inspired by neutron-star observations (2023)
  • 著者名/発表者名: Gil Hana、Hinohara Nobuo、Hyun Chang Ho、Yoshida Kenichi
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 108 ページ: 044316-1, 8
  • DOI: 10.1103/PhysRevC.108.044316
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Unraveling the Nuclear Secrets: Exploration of Responses of Exotic Nuclei (2024)
  • 著者名/発表者名: K. Yoshida
  • 学会等名: Advancing physics at next RIBF (ADRIB24)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Exploring Collective States in Actinides for Insights into the Structure of Superheavies (2024)
  • 著者名/発表者名: K. Yoshida
  • 学会等名: The workshop on frontier nuclear studies with gamma-ray spectroscopic array (gamma24)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 原子核密度汎関数理論で迫るr-過程のミクロな物理 (2024)
  • 著者名/発表者名: 吉田賢市
  • 学会等名: 日本物理学会2024年春季大会
  • 招待講演
• [学会発表] Spin-isospin modes of excitation in a Skyrme energy-density functional approach: Roles of neutron excess and deformation (2023)
  • 著者名/発表者名: K. Yoshdia
  • 学会等名: International Symposium on Physics of Unstable Nuclei 2023 (ISPUN23)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Spin-isospin modes of excitation in a Skyrme energy-energy-density approach to unveil the r-process nucleosynthesis (2023)
  • 著者名/発表者名: K. Yoshida
  • 学会等名: DNA Workshop on Nuclear structure, reaction and astrophysics
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Electromagnetic Multipole Excitations (2023)
  • 著者名/発表者名: K. Yoshida
  • 学会等名: RIKEN Workshop on "Giant monopole resonance and related topics"
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Density dependence of pairing functionals for the rotational excitation in neutron-rich nuclei (2023)
  • 著者名/発表者名: K. Yoshida
  • 学会等名: 7th International Conference on Collective Motion in Nuclei under Extreme Conditions (COMEX7)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Nuclear shapes in spin-isospin excitations (2023)
  • 著者名/発表者名: K. Yoshida
  • 学会等名: DNA-OMEG Workshop on Nuclear structure, reaction and astrophysics
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] Home Page of Kenichi Yoshida
  • URL: https://www.rcnp.osaka-u.ac.jp/~kyoshida/