2020 Fiscal Year Research-status Report
Microscopic nuclear reaction theory for low-energy fusion and fission
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19K03861
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
萩野 浩一 京都大学, 理学研究科, 教授 (20335293)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
谷村 雄介 東北大学, 理学研究科, 助教 (90804310)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 核融合反応 / 核分裂 / 量子トンネル現象 / 微視的核反応理論 / 超重元素 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度に引き続き、時間に依存する生成座標法の考えに基づいて複数のスレーター行列式を重ね合わせることにより量子力学的なトンネル現象を記述できるか検討を行った。昨年度は２つのアルファ粒子の1次元散乱の記述を行ったが、今年度は１つのアルファ粒子を外部障壁に入射する問題を考え、重ね合わせるスレーター行列式の数を変えてトンネル効果の確率を調べた。昨年度の計算では重ね合わせの重み因子を時間に対して定数としていたが、この計算ではその時間依存性もきちんと考慮した。この系には長距離力であるクーロン相互作用が働かないため計算量が小さくて済み、ベンチマーク計算を行うのには適している。また、量子力学的にシュレーディンガー方程式を解いた結果との比較を行うことにより、時間に依存する生成座標法の有効性を確かめることができる。9個のスレーター行列式の重ね合わせを考えることにより、スムーズなエネルギー依存性を持つトンネル確率を得ることに成功した。得られたトンネル確率は、量子力学的に解いたものをおおむね再現するものであったが、5 MeV ほどのエネルギーのシフトを全体的に施す必要があった。現在、このエネルギーシフトの起源を検討しているところである。関連課題として、生成座標法＋殻模型に基づく核分裂の計算を開始した。これは時間に依存する生成座標法と相補的な手法であり、両者を比較することにより生成座標法の改善点を見出すことができる。また、生成座標法の基本的な問題である生成座標の取り方に関する議論を行った。原子核構造の計算では、しばしば四重極演算子の期待値が生成座標として考えられているが、それに共役な運動量も生成座標として考慮することの重要性を指摘した。これは、時間に依存する生成座標法において位相空間上に初期状態を配置することの正当化を与えるものとなる。さらに、超重元素合成とも関連の深い原子核周期表の考案を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
時間に依存する生成座標法に対するベンチマーク計算を行い、エネルギーのシフトを導入すれば量子力学的に得られたトンネル確率をよく再現することが確認できたことは大きな進展であった。現在のところ、エネルギーのシフトの起源が何であるかまだ完全に理解が進んでいないが、理解がある程度進んだ段階で成果を学術論文にまとめて投稿する予定である。なお、途中結果は日本物理学会第75回年次大会において報告を行った。関連課題に関しても、生成座標法に関する3本の論文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国内・国外の出張がなく、研究打ち合わせや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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| Strategy for Future Research Activity |
1次元系に対するベンチマーク計算がほぼ終わり、現実的な系への適用を行える段階になった。R3年度はその一歩として、2つの原子核のポテンシャルの中心がz 軸方向に動くという共鳴群の方法の考えを導入し、これまでの計算の3次元化をはかる。これは角運動量が 0 である正面衝突の問題に対応する。1次元の計算と同様に入射エネルギーの関数としてトンネル効果の確率に対する計算を進める。計算が順調に進めば、他の角運動量に対する計算も行い、それに基づき核融合断面積の計算を行う。核分裂の計算に関しては引き続き計算手法の開発を行い、８Be核の分裂現象を実際に記述することを目指すとともに、それと相補的な手法となる生成座標法＋殻模型を用いた新たな計算手法の開発を行う。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウィルスの影響で、当初予定していた国内出張、国外出張が一切できなかった。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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