原子核変形と二重ベータ崩壊の新しい関連性が明らかに~自然界の基本相互作用の解明への貢献に期待~

2025-11-06 北海道大学

北海道大学理学研究院の野村昂亮准教授は、ニュートリノレス二重ベータ崩壊における原子核変形と形状共存の影響を理論的に解明した。相互作用するボソン模型(IBM)の微視的定式化により、親核と娘核の形状が異なる場合、崩壊が抑制され半減期が長くなることを初めて示した。従来の模型間で異なっていた核行列要素の予測精度を改善し、ニュートリノの性質や自然界の基本相互作用解明に貢献する成果となった。研究はPhysics Letters B誌に掲載され、世界的に進むニュートリノレス二重ベータ崩壊実験の理論基盤を強化する。

原子核変形と二重ベータ崩壊の新しい関連性が明らかに~自然界の基本相互作用の解明への貢献に期待~

ニュートリノレス二重ベータ崩壊の親核またはその娘核の基底状態付近では、異なる形状が共存する場合があり、それが崩壊の半減期の決定に重要な役割を持つことが本研究で明らかとなった。図の|ΨX>と|ΨY>はそれぞれ親核、娘核の基底状態を表し、親核はレモン型形状を呈し、娘核では球形とミカン型形状の共存を模式的に示す。

<関連情報>

ニュートリノレス二重ベータ崩壊核行列要素への配位混合の効果 Configuration mixing effects on neutrinoless ββ-decay nuclear matrix elements

Kosuke Nomura
Physics Letters B  Available online: 30 October 2025
DOI:https://doi.org/10.1016/j.physletb.2025.139995

Abstract

Mixing and coexistence of intrinsic nuclear shapes play an important role to determine the low-energy structure of heavy nuclei, and are expected to affect nuclear matrix elements (NMEs) of neutrinoless double beta (0νββ) decay. This problem is addressed in the interacting boson model with configuration mixing that is formulated by using the nuclear energy density functional theory. It is shown that significant amounts of mixing of normal and deformed intruder configurations are present in the ground and excited 0+ states in the even-even nuclei that are parent or daughter nuclei of the 0νββ decay. An illustrative application to the 0νββ decays of 76Ge, 96Zr, 100Mo, 116Cd, and 150Nd shows that the inclusion of the configuration mixing reduces the NMEs for most of the 0+1→0+10νββ decays.

2000原子力放射線一般
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