Study on alpha emission in medium-heavy nuclei based on comprehensive nuclear models

本研究の目的は、質量数が数十から100程度の原子核に放射線を照射して誘発される「人工α崩壊」のメカニズムを解明することである。原子核の基底状態、低励起状態は「殻模型」、「平均場模型」と呼ばれる独立粒子描像に基づいた模型により記述される。しかしながら、最近の研究によって人工α崩壊の低エネルギー領域の強度分布は、α粒子の塊(αクラスター)の核内での形成確率が増大していることが指摘されている。これまでのα崩壊の記述には、核内にα粒子をアプリオリに仮定する「αクラスター模型」が成功を収めてきた。本研究では、このαクラスター模型を拡張し、殻模型、平均場模型の要素までを包括した計算・分析を行うことである。具体的には、αクラスター模型を主軸としつつ、α崩壊の始状態と終状態に対して、殻模型と平均場模型に基づくα粒子の崩れの効果を取り入れる。α崩壊前の始状態にある原子核は基底状態にあり、殻模型構造が発現している。そのため、殻模型構造内にα粒子が形成される振幅を評価する必要がある。一方、α崩壊する終状態には、α粒子が残留核に再び融合し複合核状態を形成する過程が存在し、その過程に起因するエネルギー幅が存在する。始状態においてαクラスターが形成される確率振幅は、殻模型―αクラスター模型の波動関数の重なり積分(オーバーラップ積分)により評価する。一方、終状態に対するエネルギー幅の効果は、平均場模型による融合反応のシミュレーションから評価する。これらの効果を取り入れてα崩壊強度のエネルギー分布の計算を行い、実験データとの比較および予言を行う。2022年度は、オーバーラップ計算を拡張し、ハミルトニアン行列の計算方法を確立し、それを散乱問題へ応用した。一方、α散乱の光学模型の分析を行い、融合反応のエネルギー幅についても評価を行った。

本研究の目的は、質量数が数十から100程度の原子核に放射線を照射して誘発される「人工α崩壊」のメカニズムを解明することである。原子核の基底状態、低励起状態は「殻模型」、「平均場模型」と呼ばれる独立粒子描像に基づいた模型により記述される。しかしながら、最近の研究によって人工α崩壊の低エネルギー領域の強度分布は、α粒子の塊(αクラスター)の核内での形成確率が増大していることが指摘されている。これまでのα崩壊の記述には、核内にα粒子をアプリオリに仮定する「αクラスター模型」が成功を収めてきた。本研究では、このαクラスター模型を拡張し、殻模型、平均場模型の要素までを包括した計算・分析を行うことである。具体的には、αクラスター模型を主軸としつつ、α崩壊の始状態と終状態に対して、殻模型と平均場模型に基づくα粒子の崩れの効果を取り入れる。α崩壊前の始状態にある原子核は基底状態にあり、殻模型構造が発現している。そのため、殻模型構造内にα粒子が形成される振幅を評価する必要がある。一方、α崩壊する終状態には、α粒子が残留核に再び融合し複合核状態を形成する過程が存在し、その過程に起因するエネルギー幅が存在する。始状態においてαクラスターが形成される確率振幅は、殻模型―αクラスター模型の波動関数の重なり積分(オーバーラップ積分)により評価する。一方、終状態に対するエネルギー幅の効果は、平均場模型による融合反応のシミュレーションから評価する。これらの効果を取り入れてα崩壊強度のエネルギー分布の計算を行い、実験データとの比較および予言を行う。2022年度は、オーバーラップ計算を拡張し、ハミルトニアン行列の計算方法を確立し、それを散乱問題へ応用した。一方、α散乱の光学模型の分析を行い、融合反応のエネルギー幅についても評価を行った。