原子核の集団運動とエキゾチック核構造に関する理論的研究

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今年度も前年度に引き続き、核子多体系の微視的理論である密度汎関数理論DFTに基づいた相互作用するボソン模型IBMの枠組みにおいて、原子核の集団励起を記述する研究を行った。今年度は先ず、DFT平均場計算からIBMハミルトニアンを導き、不安定核ビームを用いた実験研究において重要な、中性子過剰Ge, Se, Kr同位体の分光学的性質を記述した。特に、核子数の変化に伴う原子核形状と励起状態の遷移、いわゆる量子相転移と、異なる変形状態の共存（変形共存）状態を系統的に調べ、それらを特徴付ける励起状態エネルギーや電磁遷移などの物理量を計算した。理論的予言も行い、将来の不安定核実験のための重要な指針となりうる。さらに、前年度から継続して、この方法を奇核（陽子数または中性子が奇数）に拡張する研究にも取り組んだ。具体的には、偶偶核（陽子数、中性子数ともに偶数）をコアとしてそれに単一核子の自由度を加え、両者の間の相互作用をDFT計算に基づいて決定する。今年度は、Ba, Xeなどの、偶偶核コアが非軸対称変形した奇核の分光学的性質、特に量子相転移の秩序変数と考えられるいくつかの物理量を計算した。奇核構造の理解はベータ崩壊などの基本的な崩壊過程の記述にも不可欠である。近年、奇核の励起状態に関する多くの実験データが生み出されている一方、それらの微視的かつ系統的な記述は、特に中重核領域では理論的に非常に困難である。本研究で開発した手法は、中重領域の奇核構造への有力なアプローチといえる。それとは独立に、２重ベータ崩壊の研究も行った。対相関基底を用いた殻模型空間からアイソスピン自由度を考慮したボソン模型空間への写像によって、pf殻領域の原子核のボソンハミルトニアンと２重ベータ崩壊演算子を構築し、同崩壊過程の核行列要素を計算した。特に、ボソン模型における中性子陽子対の重要性を調べた。