Microscopic description of fundamental nucleosynthesis processes by large-scale shell-model calculations

点击翻译按钮获取中文摘要

陽子数と中性子数が同数である偶偶核で鉄よりも陽子数の小さなものは、恒星中の元素合成において中心的な役割を果たす。そのうち、炭素12核とカルシウム40核の大規模殻模型計算によって、これらの核構造についての新しい知見を得た。炭素12核については、現実的核力を用いた第一原理モンテカルロ殻模型計算を遂行し、ホイル状態と呼ばれる第2励起状態のクラスター構造を調べた。殻模型計算によって物体固定系の密度分布を得る新手法をその状態に適用したところ、ホイル状態は3個のアルファ粒子がゆるく結合したクラスター構造が主であるとともに、液滴状態も混合しているという結果が得られた。その両者の混合によって基底状態への電磁遷移が大きくなり、炭素12核の基底状態がトリプルアルファ反応で得られるというシナリオが得られた。この成果は、Nature Communications誌に出版された。カルシウム40核については、最近実験で観測された、超変形状態から基底（球形）状態へのE0遷移が極めて小さくなるメカニズムを調べた。従来、異なる2つの原子核形状からのE0遷移は両者の変形度の差と波動関数の混合の割合という2つの量と関係づけられてきたが、カルシウム40核では3つの異なる原子核形状が共存、混合することによって、波動関数の符号というこれまで考慮されてこなかった量が重要な役割を果たし、それによって極めて抑制されたE0遷移行列要素が生じることがわかった。この成果は、実験との共著論文として、Physical Review Letters誌に出版された。