Investigation of effects of the three-nucleon force in medium-mass nuclei

研究中等质量核中三核子力的影响

• 批准号: 22K14030
• 负责人: 吉田 聡太
• 金额: $ 3万
• 依托单位: Utsunomiya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2027-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14030/
• 关键词: 原子核構造; 核力; 第一原理計算; 有効相互作用; 殻模型計算

宇宙における物質進化の足跡を理解するためには原子核の性質の理解が不可欠である。原子核を構成する陽子/中性子に働く基本相互作用である核力は、３つ以上の核子があってはじめて働く3体力の存在により、定量的な理解が非常に困難であり、実験的な検証の難しい不安定核領域など未知の原子核の性質についての理論予測を困難なものとしている。本研究では、カイラル有効場の核力に基づいた核力を出発点に、第一原理計算やそれに基づく殻模型有効相互作用の導出などを駆使することで、３体力の中重核領域での効果、とくにαクラスター形成や中性子過剰核のドリップライン形成等に与える影響を解明することを目的としている。本年度はまず、自身の研究基盤構築のため、多体計算のインプットであるカイラル有効場理論に基づく核力の計算から、多体摂動論による原子核基底状態の計算、第一原理計算手法の一種であるIn-Medium Similarity Renormalization Group(IM-SRG)法や殻模型計算など、様々な計算手法をカバーする数値計算コード群、NuclearToolkit.jlの開発・GitHub上での公開とJulia言語のパッケージとしてリリースに加えて、論文として発表した。また、原子核系を記述する多体計算手法の多くは、計算量と精度がトレードオフとなり、「第一原理計算を繰り返し実施しながらサンプリングを行い核力の不定性を調べる」といったことは多くの場合非現実的となる。そんな中、主に、原子核の第一原理計算コミュニティ等で近年大きな注目を集めているのが、高精度かつ計算量を抑えた代理モデル(surrogate model)またはemulatorの構築である。本年度は、殻模型計算の厳密対角化で得られる幾つかのサンプル波動関数をもとに高精度な近似波動関数を構築する代理モデルの方法論を提唱し、論文として出版された。

An understanding of the evolution of matter in the universe is indispensable The fundamental interaction between the positive and negative components of atomic nuclei is very difficult to understand quantitatively, and the theoretical prediction of the properties of unstable nuclei is difficult. In this study, we investigate the origin of nuclear forces in the fundamental field, the first principles calculations, the derivation of fundamental shell interactions, and the effects of three physical forces on the formation of intermediate nuclei. This year, we have studied the construction of our own base plate, the calculation of fundamental forces in multi-body calculations, the calculation of the state of atomic nuclei in multi-body kinetic theory, a first-principle calculation method, the In-Medium Similarity Renormalization Group(IM-SRG) method, the shell model calculation method, and the calculation method. NuclearToolkit.jl's development: Julia's speech on GitHub The method of multi-body calculation is described in the following way: "First principle calculation is carried out in a stable manner, and the uncertainty of nuclear force is adjusted in a stable manner." In recent years, there has been a great deal of attention paid to the construction of an emulator for the first time in the calculation of atomic nuclei, nuclear nuclei, and so on. This year, the methodology for constructing high-precision approximate ratio correlations for shell model calculations was proposed and published.

项目成果

Florida State University/Michigan State University/University of Massachusetts Lowell(米国)

佛罗里达州立大学/密歇根州立大学/马萨诸塞大学洛厄尔分校（美国）

"NuclearToolkit.jl：核構造計算のためのJuliaパッケージ

“NuclearToolkit.jl：用于核结构计算的 Julia 包

• 发表时间: 2022
• 作者: Jaeckel Joerg;Yin Wen;吉田聡太
• 通讯作者: 吉田聡太

Beta-minus decay of exotic P and S isotopes with neutron number near 28

中子数接近28的奇异P和S同位素的β-衰变

• DOI: 10.1103/physrevc.106.064314
• 发表时间: 2022
• 期刊: Physical Review C
• 影响因子: 3.1
• 作者: Tripathi V.;Soumik B.;Shimizu N.;Utsuno Y.;et. al.
• 通讯作者: et. al.

Constructing approximate shell-model wavefunctions by eigenvector continuation

通过特征向量延拓构造近似壳模型波函数

• DOI: 10.1093/ptep/ptac057
• 发表时间: 2022
• 期刊: Progress of Theoretical and Experimental Physics
• 影响因子: 3.5
• 作者: Yoshida Sota;Shimizu Noritaka
• 通讯作者: Shimizu Noritaka

Learning from what we had disposed and an accelerator to “Machine Learning + nuclear physics”

从我们已经部署的内容中学习，并成为“机器学习+核物理”的加速器

• 发表时间: 2022
• 作者: Haghighat Gholamhossein;Mohammadi Najafabadi Mojtaba;Sakurai Kodai;Yin Wen;Sota Yoshida
• 通讯作者: Sota Yoshida