奇核形状の相転移の微視的記述に初めて成功~重元素合成メカニズム解明への貢献に期待~

2025-09-17 北海道大学

北海道大学の野村昂亮准教授らは、奇数の陽子や中性子を持つ「奇核」の分光学的性質を理論的に記述する新手法を開発し、奇核における形状相転移を現象論的補正なしに初めて再現した。研究では、核子多体系の密度汎関数理論を基盤に、相互作用するボソン・フェルミオン模型(IBFM)のパラメータをミクロに決定。これにより、原子核の形状が核子数の変化で急激に遷移する現象を精密に説明できるようになった。本成果は、数千種類の原子核構造を包括的に理解する枠組みの構築につながり、宇宙初期の重元素合成や基本対称性検証への理論的応用が期待される。成果はPhysics Letters Bに掲載。

奇核形状の相転移の微視的記述に初めて成功~重元素合成メカニズム解明への貢献に期待~
陽子または中性子の数が奇数である奇核は、陽子数・中性子数ともに偶数の偶偶核をコアとし、それとペアに組んでいない独立な核子との結合を考えることで理解される。コアが球対称な場合と、楕円体変形して回転する場合があり、核子数の増減に伴ってそれらの間で形状の相転移と呼ばれる急激な遷移が起きる。ミクロな理論に基づき、奇核における形状相転移を再現することに初めて成功した。

<関連情報>

原子核密度汎関数法を用いた相互作用するボソン・フェルミオン模型ハミルトニアンの微視的決定 Microscopic determination of the interacting boson-fermion model Hamiltonian from the nuclear energy density functional

M. Homma, K. Nomura
Physics Letters B  Available online: 13 September 2025
DOI:https://doi.org/10.1016/j.physletb.2025.139880

Abstract

A microscopic formulation of the interacting boson-fermion model for odd-A nuclei is made using the nuclear energy density functional framework. Strength parameters for the bosonic Hamiltonian and boson-fermion interactions are shown to be determined completely so that energy surfaces and deformed single-particle energies of the Bose-Fermi systems should match the corresponding self-consistent mean-field solutions for fermionic systems. In an illustrative application to axially symmetric odd-A Eu, this procedure is shown to be valid in describing spherical-to-deformed shape phase transitions in odd-A and even-even systems.

1701物理及び化学
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