| 研究課題/領域番号 |
19K03861
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
萩野 浩一 京都大学, 理学研究科, 教授 (20335293)
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| 研究分担者 |
谷村 雄介 東北大学, 理学研究科, 助教 (90804310)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 核融合反応 / 核分裂 / 微視的核反応理論 / 量子トンネル現象 / 超重元素 |
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| 研究実績の概要 |
時間に依存する生成座標法の考えに基づき複数のスレーター行列式を重ね合わせ、量子力学的なトンネル現象を記述できるか検討した。このために２つのアルファ粒子の1次元散乱の記述を試みた。まず初めにスレーター行列式を２つだけ重ね合わせ、しかもその重ね合わせの重みを時間の関数として固定した簡単な場合から計算を進めた。このような簡単な計算でも、単一のスレーター行列式のみを用いた場合（時間に依存する平均場理論：TDHF）では困難だった多体系の量子トンネル現象が記述できることを見出した。すなわち、TDHFではトンネルが起きないエネルギー領域におけるスレーター行列式を２つ重ね合わせることにより、２つのうち１つが多体系としての量子トンネル現象を起こすことを明らかにした。さらに、スレーター行列式の重ね合わせを10個程度にまで増やした計算を行い、定性的に結果が変わらないことを示した。これらの結果をまとめ、学術雑誌に投稿した（現在、査読中）。また、同じ手法で核分裂の計算も開始した。8Be 原子核が二つのアルファ粒子に分裂する計算を行う計算コードを現在開発中である。さらに、関連課題として、重イオン核融合反応における標的核のスピン整列の効果を結合チャンネル法を用いて議論した。スピン整列を行うことにより、超重元素生成の確率を増幅させられる可能性を指摘した。また、超重元素生成反応で重要となる量子ゆらぎの効果を記述できる一般的な枠組みを開発した。基底をうまくとることにより、効率的に相対運動と内部自由度の結合を記述できることを示すことができた。このような結合効果は、将来的に本研究で開発中の時間に依存する生成座標法で微視的に記述されるものである。
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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
計算自体は簡単なセットアップではあるが、2つのスレーター行列式の重ね合わせを行っただけで量子トンネル効果の記述ができることを示せたのは大きな進展であった。この成果は学術論文にまとめ学術雑誌に投稿するとともに、日本物理学会及び京都大学基礎物理学研究所で行われた国際会議で口頭発表を行った。関連課題でも、論文3本につながる成果を得ることができた。新型コロナウィルスの影響で年度末の国内・国外の出張をキャンセルせざるを得なくなり、口頭発表の機会が限られたことは残念であった。
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| 今後の研究の推進方策 |
これまでの計算は重ね合わせの係数を時間に対し固定したものであったが、入射エネルギーの関数としてトンネル効果の確率を計算するためにはこの制限をとることが本質的に重要となる。また、反応が終わった後のフラグメントのエネルギーの期待値などを計算するときも同様である。R2年度はまず、重ね合わせの係数の時間発展も考慮した計算に拡張を行い、トンネル確率のエネルギー依存性を議論する。この際、計算をさらに高速化するために、2体系の散乱問題の代わりに外部ポテンシャルの障壁に対する1体系の1次元散乱問題の計算を行う。計算が順調に進めば、計算の3次元化を試みる。２つの原子核のポテンシャルの中心が z 方向に動くという共鳴群の方法の考えを導入すれば1次元問題と同様の計算ができるはずである。核分裂の計算に関しては引き続き開発を行い、８Be核の分裂現象を実際に記述することを目指す。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
新型コロナウィルスの影響で、年度末に予定していた複数の出張（外国出張1件を含む）をキャンセルせざるを得なかった。次年度、状況が改善すれば、旅費として使用する予定である。
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