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Nuclear Structure‘06 Conference on Nuclei Ａt the Limits 会議出席報告 物理学第二教室 原子核理論研究室 日野原 伸生 2006.9.14 21世紀外国旅費補助・出張報告会 http://www.phy.ornl.gov/ns06/ • 北アメリカで2年毎に開催される原子核構造の会議 • 1970代から第15回目。 • もともとの会議のテーマは高スピンでの原子核構造。 最近は極限状態の原子核へとテーマは拡大。 • 参加者は180名。20カ国、4大陸、50研究機関から。 – 日本人参加者は14名(実験5名、理論9名) • アブストラクトの1/3は理論、2/3は実験。 • 口頭発表者数 招待(25-30 min)37名、 一般(20min)30名, selected poster 11名(7min) • ポスター数 : 45 • GAMMASPHERE 10周年 会議の概要 • 期間 – 2006年7月24 – 28日 • 場所 – テネシー州 オークリッジ Pollard Technology Conference Center 会議のtopics EXPERIMENT: • Proton-rich nuclei, including N~Z nuclei • Neutron-rich nuclei • Synthesis and structure of very heavy nuclei • Masses, moments and radii • Decay modes and decay spectroscopy • High spins, including high-spin isomers • Collective phases, many-body symmetries, clustering in nuclei • Warm nuclei and giant resonances • Interface of structure and astrophysics • Interface of structure and reactions • Interface of structure and tests of the Standard Model • Rare isotopes: Beams and facilities, instruments & techniques THEORY: • Nuclear forces & effective interactions • Ab initio theory • Shell Model • Mean-field theories & beyond • Weakly-bound and unbound nuclei: Properties, physics of open channels • Many-body symmetries & clustering in nuclei • Reactions • Interdisciplinary aspects of the nuclear many body problem 発表について • Selected Poster (7 min talk) – Microscopic Approach to Oblate-Prolate Shape Coexistence Phenomena in Nuclei around 68Se and 72Kr. • Poster – Importance of Time-odd Mean Field on Large Amplitude Collective Motion “極限状態”の原子核 (高アイソスピン極限) proton decay (proton emitter) Ｎ＝Ｚ line 陽子過剰核 (N~Z) shape coexistence exotic shapes p n p n 密度 proton – neutron pairing -3 Particle density ) (fm 中性子過剰核 (N>>Z) 中性子スキン・中性子ハロー 100 30 Zn (中性子) (陽子) 2 4 6 R (fm) 8 10 “極限状態の原子核” 変形の極限 ３次元調和振動子ポテンシャルによる 一粒子エネルギー 変形することによって準位の縮退が解ける 長軸：短軸が整数比で再び縮退が起こる 超変形(superdeformation) ハイパー変形(hyperdeformation) 原子核の変形 プロレート変形 オブレート変形 球形 回転運動の自由度が生まれる 極限状態の原子核 ～高スピン原子核 http://nucalf.physics.fsu.edu/~riley/gamma/ Gammasphere 110のGe検出器アレイ 1993年完成(Lawrence Berkeley National Laboratory) 1997年からArgonne National Laboratoryに移動。極限状態の原子核の研究 励起状態からの脱励起γ線を測定 原子核構造、宇宙核物理、標準模型の検証、高スピン原子核 … 一粒子エネルギー 変形共存現象 Ｎ＝Ｚの原子核(陽子過剰核領域) 中性子・陽子それぞれ、 変形魔法数34, 36, 38, … がオブレート(β<0), プロレート(β>0)両方に存在 W.Nazarewicz et a Nucl.Phys.A435 (1985),397. 変形ポテンシャルエネルギー N=Z=34: 68Se N=Z=36: 72Kr オブレート・プロレート変形に対応する 平衡変形平均場 観測される量子状態は オブレート・プロレート変形が 混ざった(変形混合)状態 (A.Goergen, Gammapool workshop in Trent 2006) 68Se: Fischer et al. Phys.Rev.C67 (2003) 064318. オブレート・プロレート変形共存において・・・ 複数の変形状態はどのような自由度を通じて混ざるのか？ 軸対称変形の自由度？ 非軸対称変形の自由度？ 量子状態ではどの程度変形状態は混ざるのか？ ポテンシャルの評価だけでなく、集団運動の慣性質量の評価も混合に効く 変形共存核の例: neutron-deficient Pb isotope 186Pb A.N.Andreyev et al., Nature (London) 405 (2000)430. three 0+ states within 1 MeV spherical-oblate-prolate shape coexistence 変形共存を扱うための微視的理論 シェルモデル 大次元シェルモデル計算 多体系のHamiltonianを模型空間の中で対角化・厳密解を出す 模型空間の次元：(80Zr for 1013 dim) 現在の計算機では厳密な対角化が不可能！ 平均場理論を超えた扱い – 複数の変形状態が関与する系の大振幅集団運動の理論 生成座標の方法 (GCM) 生成座標を仮定 (通常は軸対称変形度にとる) 生成座標に沿って平均場を重ね合わせる 非軸対称変形の自由度は？ 時間依存平均場理論 (TDHFB) 平均場が時間変化する描像 変形共存を扱う上で理論的に解決すべき点 二つの変形状態はどの自由度を通じて混ざり合うのか？ 変形状態間のポテンシャル障壁の高さ 二つの変形状態はどれくらい混ざるのか？ 集団運動の慣性質量 集団的自由度の抜き出し TDHF(B)の位相空間から系が自ら選択する集団的な自由度で 張られる空間(集団経路)を抜き出す Self-consistent Collective Coordinate Method (SCC:自己無撞着集団座標法) 正準集団変数 (集団座標: q, 集団運動量: p) Marumori et al., Prog.Theor.Phys.64 (1980) 1294. Matsuo et al. Prog.Theor.Phys. 76 (1986) 372. 対回転ゲージ空間 ＋ TDHFB 位相空間 (q,p) ＋ (φ, N) 非集団的部分空間 集団部分空間 SCCの基本方程式の解法 閉じた集団経路内で問題を解く 非調和γ振動 ・・・ (η, η*) 展開法 (1980) 変形共存現象 ・・・ 断熱近似 (集団運動量pの2次展開) Adiabatic SCC Method Matsuo et al. Prog. Theor. Phys. 103(2000) 959. 変形混合を求めるまで 用意するもの： Microscopic Hamiltonian (effective interaction). 1st Step: ASCC方程式を解いて集団経路を求める Moving-frame HFB 方程式 Moving-frame QRPA 方程式 Double iteration for each q 2nd Step: 集団Hamiltonianを求める 集団ポテンシャル 質量パラメター 3rd Step: 集団Hamiltonianを量子化してスペクトルを求める 対相関力の担う大振幅のダイナミクスへの役割 平均場のtime-odd項 1st order in p -> time-odd mean-field 2nd order in p -> time-even mean-field Cranking 質量 ASCC 質量 time-even mean-field 平均場のtime-odd項から質量への寄与は考慮していない time-even, time-odd両方からの寄与が入っている 集団質量へのtime-odd項の寄与 time-oddな対相関場によって集団質量は増大する 集団質量のquadrupole pairing依存性 N.Hinohara et al., Prog.Theor.Phys. 115 (2006) 567. multi-O(4) model (schematic model)による評価 ポスター発表”Importance of time-odd mean field” 変形共存ダイナミクスの集団質量に対しては time-oddな対相関場はどう影響するのか？ Pairing + Quadrupole modelを用いて 68Se, 72Krでのオブレート・プロレート変形共存のダイナミクス Ｇ2: quadrupole pairingの強さ χ: quadrupole interactionの強さ 68Seの計算 オブレート変形（γ=60°) G2=0: Kobayasi et al., PTP113(2005), 129. 集団ポテンシャル 集団質量 γ プロレート変形(γ=0°) 励起エネルギー Moving-frame QRPA frequency 集団波動関数 complete mixing 72Krの計算 G2=0: Kobayasi et al., PTP113(2005), 129. オブレート変形（γ=60°) 集団ポテンシャル 集団質量 Moving-frame QRPA frequency プロレート変形(γ=0°) 励起エネルギー 集団波動関数 Conclusion 68Seと72Krのオブレート・プロレート変形共存核の集団経路 オブレート・プロレート変形はγ方向の自由度を通じてつながる Quadrupole pairing を加えたＰ＋Ｑモデルで、平均場のtime-odd 項によって68Seと72Krの集団質量が増大することを示した。 励起エネルギーはquadrupole pairingを加えることによって下がっ た。これは主に平均場のtime-odd項による集団質量の増大に起因し ている。 68Seはオブレート・プロレートは完全に混合して個性を失う 72Krでは変形混合は起こるが、基底状態は個性を保ったオブレート 変形、励起状態はプロレート変形。 議論 • D.Almehed氏との議論 Almehed and Waletのcollective path (軸対称) ASCCで得られたcollective path (非軸対称) • ポスター発表 – A.Baran氏、K. P. Rykaczewski氏、 G.Carlsson氏、P.Borycki氏らと議論 実験、理論の双方から興味を持っていただきました。