原子核におけるテンソル力駆動の核子間短距離相関を解明(Researchers Uncover Tensor-Force-Driven Nucleon-Nucleon Short-Range Correlations in Atomic Nuclei)

2026-06-16 中国科学院(CAS)

太陽コロナ質量放出(CME)に伴うX線放射の発生機構を解明するため、中国科学院(CAS)近代物理研究所(IMP)を中心とする国際共同研究チームは、高電荷窒素イオン(N⁶⁺)とヘリウム原子の衝突における量子状態占有率を高精度で測定した。CMEは太陽から大量の荷電粒子とエネルギーが放出される宇宙天気現象で、地球では磁気嵐を引き起こし、通信衛星、測位システム、電力網などに影響を与える。これらの現象では、高電荷イオンが地球磁気圏内の中性粒子と電荷交換反応を起こし、特徴的なX線を放射するため、そのスペクトル解析は太陽活動や太陽内部の物理状態を探る重要な手段となっている。しかし、電荷交換反応における高励起状態の詳細な原子データが不足しており、観測結果の正確な解釈を妨げていた。研究チームは中国・蘭州の320kV高電荷イオン研究施設を用いて励起状態を直接測定する手法を開発し、理論計算のばらつきを解消する基準断面積データを取得した。さらに、二重励起状態がCME観測時の軟X線放射に大きく寄与することを明らかにした。本成果は宇宙観測データの高精度モデリングを可能にし、宇宙物理学や実験室宇宙科学の発展に貢献すると期待される。

原子核におけるテンソル力駆動の核子間短距離相関を解明(Researchers Uncover Tensor-Force-Driven Nucleon-Nucleon Short-Range Correlations in Atomic Nuclei)
Left: Schematic illustration of the neutron pickup reaction. A fast proton “removes” a neutron with matched momentum from an oxygen-16 nucleus, forming a deuteron that flies out. Right: Ratio of cross sections for positive-parity to negative-parity states as a function of momentum transfer. Red dots: present experimental data; white dots: literature values; curves: theoretical prediction. The peak appears at approximately 2 fm-1, confirming the high-momentum components driven by the tensor force. (Image from IMP)

<関連情報>

( p,d )反応およびゼロ度重水素運動量分光法による16O中のテンソル駆動高運動量中性子の観測 Observation of tensor-driven high-momentum neutrons in 16O via (p, d) reactions and zero-degree deuteron momentum spectroscopy

X. Wang, H.J. Ong, S. Terashima, I. Tanihata, Y.K. Tanaka, H. Geissel, N. Aoi, Y. Ayyad, J. Benlliure, F. Farinon, H. Fujioka, J. Gellanki, C.L. Guo, E. Haettner, W.L. Hai, M.N. Harakeh, C. Hornung, K. Itahashi, R. Janik, N. Kalantar-Nayestanaki…J.W. Zhao
Physics Letters B  Available online 22 May 2026
DOI:https://doi.org/10.1016/j.physletb.2026.140563

Highlights

  • Tensor interactions are a key component of the nucleon–nucleon interactions.
  • They create strong proton–neutron correlations and high-momentum components.
  • Tensor interactions affect shell evolution and magic numbers far from stability.
  • Knockout reactions probe high-momentum nucleons but are difficult for rare isotopes.
  • Zero-degree neutron pickup sensitively probes tensor-driven high momentum nucleons.

Abstract

The 16O(p, d)15O reaction has been studied at 0 using 403-, 604-, 907- and 1209-MeV protons, comparing cross sections populating positive- and negative-parity states in 15O. Transitions to positive-parity states exhibit strong enhancement due to high-momentum neutrons, while negative-parity transitions show much smaller effects. The cross-section ratio between positive- and negative-parity states rises sharply with momentum transfer, matching theoretical predictions that include tensor interactions, particularly the peak near 2 fm-1. These results highlight 0 neutron-pickup reactions as a sensitive probe for tensor-driven high-momentum components, paving the way for studies in exotic nuclei via radioactive beams.

1701物理及び化学
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