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2021 年度 実施状況報告書

重イオン衝突ダイナミクスとπ中間子生成および媒質中でのΔ共鳴の総合的理解

研究課題

研究課題/領域番号 21K03528
研究機関東北大学

研究代表者

小野 章  東北大学, 理学研究科, 助教 (20281959)

研究分担者 池野 なつ美  鳥取大学, 農学部, 講師 (30756086)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2025-03-31
キーワード重イオン衝突 / π中間子生成 / Δ共鳴 / 輸送模型 / 反対称化分子動力学
研究実績の概要

原子核同士の衝突(重イオン衝突)では、例えば通常の約2倍の高密度が実現し、不安定核ビームの利用により陽子中性子の非対称度を変化させることもできる。本研究では、核子多体系としての運動を解く反対称化分子動力学(AMD)に別の輸送模型(sJAM)を組み合わせる枠組みを用いて、衝突ダイナミクスからπ中間子生成などの観測量までの総合的理解を目指している。この年度は、NN→NΔ過程などにおいて核子(N)やΔ共鳴のポテンシャルを適切に取り扱う手法を確立し、それによりπ生成に大きな影響があることがわかってきた。
まず、核子のポテンシャルの運動量依存性の重要性がはっきりした。これは、NN→NΔでΔが作られる際に、始状態のNの運動量は大きいのに対して終状態ではNは低運動量となるからである。核子当たり270 MeVの重イオン衝突では、π生成量は、ポテンシャルを考慮しない場合に比べて一桁大きくなり、以前は実験値を過小評価していたものが過大評価することになった。
また、Δのポテンシャルのアイソベクトル部分(Δの4つの荷電状態間のスプリッティング)については、既存の研究からは確固とした情報が不足しているのであるが、その選択が荷電中間子比にどのように影響するかを調査した。通常は、高密度状態での中性子陽子比(n/p)と荷電π中間子比の間に正の相関があると期待されているのであるが、Δのポテンシャルの選択によってはその相関が小さくなり、逆相関にもなり得ることがわかってきた。
AMDでは核子の状態が位相空間での波束として扱われているが、その運動量幅がどのようにダイナミクスに反映されるかについて考察を行い、関連する論文を発表した。π生成に関連しては、NN→NNやNN→NΔなどの二核子衝突に適切に運動量幅が反映されるように、AMD内での二核子衝突の扱いとsJAMへの接続方法を改善した。

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

予定していた研究が概ね実施できている。ただし、ポテンシャルがπ中間子生成に及ぼす影響が、当初の予想よりもかなり大きいようなので、今後いっそう詳細な分析を進める必要があると考えている。波束の運動量幅に関する改良など、研究過程で得られた着想による進展もあった。

今後の研究の推進方策

これまでの研究を継続して詳細な分析を進め、発展させる。SπRITコラボレーションによる実験データについて、π中間子スペクトルの高運動量部分に高密度化の対称エネルギーが反映されれているという主張が他の研究者により行われているが、この解釈の妥当性を検証したい。また、現在のsJAMではNN→NΔなどの過程の前後でエネルギーが完全に保存するとしているが、短時間であればエネルギー保存は破れてもよいと考えられる(オフシェル効果)ので、それを簡便に取り入れることを検討する。さらに、輸送模型評価プロジェクト(TMEP)での国際共同研究への参画も継続し、核子やΔ共鳴などのポテンシャルを考慮した上での箱の中のテスト計算を実施し、他の模型コードとの比較を行う。

次年度使用額が生じた理由

新型コロナウィルス感染症蔓延のため、予定していた国際会議にはオンラインで出席し、旅費が生じなかった。次年度には対面での国際会議出席を予定しており、主に旅費として使用する予定である。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Phase-space consideration on barrier transmission in a time-dependent variational approach with superposed wave packets2022

    • 著者名/発表者名
      Ono Akira
    • 雑誌名

      Physics Letters B

      巻: 826 ページ: 136931-1~7

    • DOI

      10.1016/j.physletb.2022.136931

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 重イオン衝突でのπ中間子生成に関するΔ共鳴の閾値効果2021

    • 著者名/発表者名
      小野章,池野なつ美
    • 学会等名
      日本物理学会 2021 年秋季大会
  • [学会発表] 重イオン衝突におけるπ中間子生成と高密度対称エネルギー2021

    • 著者名/発表者名
      池野なつ美,小野章
    • 学会等名
      日本物理学会 2021 年秋季大会
  • [学会発表] Light clusters in dynamic evolution of heavy-ion collisions2021

    • 著者名/発表者名
      A. Ono
    • 学会等名
      NuSYM21: International Symposium on Nuclear Symmetry Energy
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Transport model approach for clusters in heavy-ion collision dynamics2021

    • 著者名/発表者名
      A. Ono
    • 学会等名
      IWM-EC 2021: International Workshop on Multi-facets of EOS and Clustering
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2022-12-28  

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