第一原理計算による3核子力効果の解明とその宇宙核反応への影響

我々の宇宙にある元素の合成過程において、恒星内での放射捕獲原子核反応や、超新星爆発におけるレプトン（電子、ニュートリノ等）原子核反応は決定的な役割を成すことが知られているが、反応率が極端に小さいため、実験による検出が難しく、系統的な反応率の評価は理論計算に頼らざるを得ない。本研究は原子核の外場による応答を第一原理的に求めることで、信頼のおける宇宙核反応率の評価を行う。核子（陽子・中性子）多体系である原子核の精度の良い記述には2核子力だけではなく３核子力の寄与が重要であるが、実験・理論研究の困難さから未だ大きな不定性が残されている。そこで模型を仮定しない一貫した枠組みにより、原子核構造・反応における３核子力の役割を明らかにし、信頼のおける宇宙核反応率を評価する枠組みを確立することが目的である。本年度は特に真空中の炭素１２の特殊な３アルファ状態の構造に関する研究をまとめ、査読付き学術雑誌に発表した。この研究は宇宙核反応で重要なトリプルアルファ反応に密接に関係しており、第一原理的アプローチにより状態に対する知見を得た。並行して中性子核媒質中におけるアルファ粒子系に関する研究をまとめた。これは中性子物質内におけるアルファ粒子系の安定性及び核反応率への寄与を議論したものある。今後多アルファクラスター系の構造計算の知見と合わせることで、核物質中のアルファ粒子の役割の理解が進むことが大いに期待される。また、高エネルギー陽子を用いた原子核反応を調べることで、宇宙核反応率の増大に寄与する原子核クラスター状態を判別する方法を提案するとともに、中性子添加による核構造変化を議論し、原子核の密度分布がどのように進化していくかを調べた。これらの研究業績は8編の査読付き誌上論文及び8件の国内外学術会合において発表され、宇宙核物理への興味や３体力の効果を根本に据えつつ、研究内容に広がりが出てきている。

我々の宇宙にある元素の合成過程において、恒星内での放射捕獲原子核反応や、超新星爆発におけるレプトン（電子、ニュートリノ等）原子核反応は決定的な役割を成すことが知られているが、反応率が極端に小さいため、実験による検出が難しく、系統的な反応率の評価は理論計算に頼らざるを得ない。本研究は原子核の外場による応答を第一原理的に求めることで、信頼のおける宇宙核反応率の評価を行う。核子（陽子・中性子）多体系である原子核の精度の良い記述には2核子力だけではなく３核子力の寄与が重要であるが、実験・理論研究の困難さから未だ大きな不定性が残されている。そこで模型を仮定しない一貫した枠組みにより、原子核構造・反応における３核子力の役割を明らかにし、信頼のおける宇宙核反応率を評価する枠組みを確立することが目的である。本年度は特に真空中の炭素１２の特殊な３アルファ状態の構造に関する研究をまとめ、査読付き学術雑誌に発表した。この研究は宇宙核反応で重要なトリプルアルファ反応に密接に関係しており、第一原理的アプローチにより状態に対する知見を得た。並行して中性子核媒質中におけるアルファ粒子系に関する研究をまとめた。これは中性子物質内におけるアルファ粒子系の安定性及び核反応率への寄与を議論したものある。今後多アルファクラスター系の構造計算の知見と合わせることで、核物質中のアルファ粒子の役割の理解が進むことが大いに期待される。また、高エネルギー陽子を用いた原子核反応を調べることで、宇宙核反応率の増大に寄与する原子核クラスター状態を判別する方法を提案するとともに、中性子添加による核構造変化を議論し、原子核の密度分布がどのように進化していくかを調べた。これらの研究業績は8編の査読付き誌上論文及び8件の国内外学術会合において発表され、宇宙核物理への興味や３体力の効果を根本に据えつつ、研究内容に広がりが出てきている。