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2023 年度 実績報告書

中性子ー陽子対密度汎関数の最適化

研究課題

研究課題/領域番号 19KK0343
研究機関筑波大学

研究代表者

日野原 伸生  筑波大学, 計算科学研究センター, 助教 (80511435)

研究期間 (年度) 2020 – 2023
キーワード原子核密度汎関数法
研究実績の概要

本研究課題の目的は原子核エネルギー密度汎関数の中性子-陽子対相関部分を既知の実験データを用いて決定し、未知の量である、ニュートリノの質量の決定に重要となる二重ベータ崩壊行列要素や、元素合成のrプロセス決定経路に重要となる中性子過剰不安定核のベータ崩壊半減期を予言できる、精密な原子核エネルギー密度汎関数を構築することである。
密度汎関数の中性子-陽子対相関・粒子空孔相関の結合定数はベータ崩壊やガモフ・テラー共鳴のエネルギーや強度を用いて決定される。これらを密度汎関数に基づいて計算する中性子-陽子チャネルの準粒子乱雑位相近似(pnQRPA)では、二準粒子励起の重ね合わせで励起を記述するため、共鳴幅の記述などが不十分であることが以前から知られている。準粒子とフォノン振動の結合を入れた定式化を行い、pnQRPAの効率的な解法である有限振幅法を用いてガモフテラー共鳴の強度分布およびベータ崩壊強度の計算を変形核に対して初めて行った。フォノンとの結合を取り入れることで巨大共鳴の強度分布の記述を大幅に改善し、アイソスカラーの中性子-陽子対相関を入れなくともベータ崩壊の半減期が短くなる結果を得た。pnQRPAを超えた相関を取り入れることによりアイソスカラー対相関の結合定数はこれまでpnQRPAで決定されてきたものと大きく異なるものとなる可能性があることがわかった。
様々なフォノンとの結合を取り入れた計算を多くの同位体で行い密度汎関数の結合定数を決定するには高速な計算手法の開発が必要である。有限振幅法のエミュレータを開発し、フォノン結合で重要となる低エネルギーのQRPA解を、同じエネルギー領域の有限振幅法解の重ね合わせで系統的かつ高速に計算できることを示した。この手法をフォノンの計算とベータ崩壊の中性子-陽子チャネルの有限振幅法の計算に用いることでこれまでより数桁高速な計算が今後可能となる。

  • 研究成果

    (19件)

すべて 2024 2023

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 2件、 査読あり 5件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 10件、 招待講演 6件)

  • [国際共同研究] ミシガン州立大学(米国)2023

    • 年月日
      2023-04-09 – 2023-10-12
    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      ミシガン州立大学
    • 主な海外共同研究者名
      Witold Nazarewicz
    • 部局
      FRIB
    • 職名
      John A. Hannah DP
  • [雑誌論文] Triplet-odd pairing in finite nuclear systems: Even-even singly closed nuclei2024

    • 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] Effects of quasiparticle-vibration coupling on Gamow-Teller strength and β decay with the Skyrme proton-neutron finite-amplitude method2024

    • 著者名/発表者名
      Liu Qunqun、Engel Jonathan、Hinohara Nobuo、Kortelainen Markus
    • 雑誌名

      Physical Review C

      巻: 109 ページ: 044308-1-8

    • DOI

      10.1103/PhysRevC.109.044308

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Five-dimensional collective Hamiltonian with improved inertial functions2024

    • 著者名/発表者名
      Washiyama Kouhei、Hinohara Nobuo、Nakatsukasa Takashi
    • 雑誌名

      Physical Review C

      巻: 109 ページ: L051301-1-7

    • DOI

      10.1103/PhysRevC.109.L051301

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Local α-removal strength in the mean-field approximation2023

    • 著者名/発表者名
      Nakatsukasa Takashi、Hinohara Nobuo
    • 雑誌名

      Physical Review C

      巻: 108 ページ: 014318-1-10

    • DOI

      10.1103/PhysRevC.108.014318

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nuclear mass table in density functional approach inspired by neutron-star observations2023

    • 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] Collective phenomena related to neutron-proton pairing in the ground and excited states around N=Z2024

    • 著者名/発表者名
      Nobuo Hinohara
    • 学会等名
      Advancing physics at next RIBF (ADRIB24)
    • 招待講演
  • [学会発表] Spin-triplet pairing in nuclear DFT2024

    • 著者名/発表者名
      Nobuo Hinohara
    • 学会等名
      RIKEN Symposium Second Workshop on Fundamentals in Density Functional Theory (DFT2024)
    • 国際学会
  • [学会発表] Pairing rotation and pairing properties in ground states2024

    • 著者名/発表者名
      Nobuo Hinohara
    • 学会等名
      Reimei Workshop "Intersection of Nuclear Structure and Direct Reacton"
    • 国際学会
  • [学会発表] Nuclear matrix element for double-beta decay within density functional theory2024

    • 著者名/発表者名
      Nobuo Hinohara
    • 学会等名
      Unraveling the History of the Universe and Matter Evolution with Underground Physics (UGAP2024)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 有限振幅法のエミュレータ2024

    • 著者名/発表者名
      日野原 伸生, Xilin Zhang, Jonathan Engel
    • 学会等名
      日本物理学会2024年春季大会
  • [学会発表] Energy-weighted sum rule for multipole and spin-M1 transitions and ground-state properties2024

    • 著者名/発表者名
      Nobuo Hinohara, Tomohiro Oishi, Kenichi Yoshida
    • 学会等名
      The workshop on frontier nuclear studies with gamma-ray spectrometer arrays (gamma24)
    • 国際学会
  • [学会発表] Reduced basis method for DFT linear response2023

    • 著者名/発表者名
      Nobuo Hinohara
    • 学会等名
      2023 NUCLEI Collaboration Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] Nuclear pairing and related phenomena in nuclear dynamics2023

    • 著者名/発表者名
      Nobuo Hinohara
    • 学会等名
      FRIB Theory Seminar
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Recent development and application of finite-amplitude method for QRPA2023

    • 著者名/発表者名
      Nobuo Hinohara
    • 学会等名
      DNA-OMEG Workshop on Nuclear structure, reaction and astrophysics
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Local QRPA inertia for symmetric-asymmetric fission dynamics2023

    • 著者名/発表者名
      Nobuo Hinohara, Sylvester Agbemava, Kyle Godbey, Witold Nazarewicz, Ante Ravlic, Jhilam Sadhukhan
    • 学会等名
      International Conference on Heavy-Ion Collisions at near-barrier energies (FUSION23)
    • 国際学会
  • [学会発表] Alpha-particle formation and nuclear pairing2023

    • 著者名/発表者名
      Nobuo Hinohara
    • 学会等名
      Workshop on Nuclear Cluster Physics (WNCP2023)
    • 国際学会
  • [学会発表] スピン三重項対相関と関連実験量2023

    • 著者名/発表者名
      日野原 伸生
    • 学会等名
      原子核におけるスピン自由度の織り成すダイナミクス
    • 招待講演
  • [学会発表] Recent progress in the nuclear matrix element calculation using the finite-amplitude method for QRPA2023

    • 著者名/発表者名
      Nobuo Hinohara
    • 学会等名
      Theoretical and experimental approaches for nuclear matrix elements of double-beta decay
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2024-12-25  

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