Transcript 1 - 原子核理論研究室

ストレンジネスが拓く
エキゾチックな原子核の世
界
KEK 理論センター 土手昭伸
１コマ目： 広がりゆく原子核の世界
２コマ目： Ｋ中間子原子核
～ Exotic system with strangeness? ～
３コマ目： Ｋ中間子原子核
～ 最近の研究状況 ～
４コマ目： 重陽子を数値的に解く！
…構造計算の基本が詰まっている
三者若手夏の学校
2010. 8. 9-10 @ 木島平、長野県
第1コマ
広がりゆく原子核の世界
• 原子核の基礎知識、安定核
• 不安定核
• ハイパー核
• ハイパー核研究の現状（実験）
• まとめ
第1コマ
広がりゆく原子核の世界
• 原子核の基礎知識、安定核
• 不安定核
• ハイパー核
• ハイパー核研究の現状（実験）
• まとめ
原子核 ＝ 陽子・中性子からなる有限量子多体系
安定核…約３００種
陽子数 Ｚ
82
208Pb
126
40
20 Ca
20
中性子数 Ｎ
原子核 ＝ 陽子・中性子からなる有限量子多体系
安定核…約３００種
原子核の基本的な性質
陽子数 Ｚ
二つの飽和性
密度の飽和性：
208Pb
どんな原子核でも密度は一定
82
… 通常核密度 (Normal density)
ρ0 = 0.17fm-3
束縛エネルギーの飽和性：
Z>20の核で B / A ≒ 8 MeV
126
40
20 Ca
魔法数 (Magic number)
特定の陽子・中性子数を持つ原子核が特別に安定
20
２，８，２０，２８，５０，８２，１２６，…
中性子数 Ｎ
原子核 ＝ 陽子・中性子からなる有限量子多体系
安定核…約３００種
原子核の基本的な性質
陽子数 Ｚ
二つの飽和性
密度の飽和性：
核力の性質に起因 208Pb
どんな原子核でも密度は一定
82
1.
斥力芯
… 通常核密度 (Normal density) ρ0 = 0.17fm-3
2. 交換力
3. テンソル力（Tensor suppression）
束縛エネルギーの飽和性：
Z>20の核で B / A ≒ 8 MeV
126
40
20 Ca
魔法数 (Magic number)
特定の陽子・中性子数を持つ原子核が特別に安定
20
２，８，２０，２８，５０，８２，１２６，…
中性子数 Ｎ
原子核 ＝ 陽子・中性子からなる有限量子多体系
安定核…約３００種
原子核の基本的な性質
陽子数 Ｚ
二つの飽和性
密度の飽和性：
核力の性質に起因 208Pb
どんな原子核でも密度は一定
82
1.
斥力芯
… 通常核密度 (Normal density) ρ0 = 0.17fm-3
2. 交換力
3. テンソル力（Tensor suppression）
束縛エネルギーの飽和性：
Z>20の核で B / A ≒ 8 MeV
126
40
20 Ca
魔法数 (Magic number)
特定の陽子・中性子数を持つ原子核が特別に安定
Mayer and Jensenによる
20
２，８，２０，２８，５０，８２，１２６，
… 」 （1949）
「強い LS力を持つ Shell model
中性子数 Ｎ
原子核 ＝ 陽子・中性子からなる有限量子多体系
安定核…約３００種
シェルモデル的描像
原子核の基本的な性質
陽子数 Ｚ
二つの飽和性
密度の飽和性：
核力の性質に起因 208Pb
どんな原子核でも密度は一定
82
1.
斥力芯
… 通常核密度 (Normal density) ρ0 = 0.17fm-3
2. 交換力
3.
テンソル力（Tensor
suppression）
束縛エネルギーの飽和性：
平均一体場
が形成され、
Z>20の核で
B / A ≒ 8 MeV
その中で陽子・中性子が
様々な配位を取る。
126
40
20 Ca
魔法数 (Magic number)
特定の陽子・中性子数を持つ原子核が特別に安定
Mayer and Jensenによる
20
２，８，２０，２８，５０，８２，１２６，
… 」 （1949）
「強い LS力を持つ Shell model
中性子数 Ｎ
だがしかし、そう単純じゃない原子核
軽い原子核におけるクラスター構造
この状態は正パリティ
つまり、
４Ｈｅ
[keV]
１２Ｃ＋４Ｈｅ
Second 0+
シェルモデルでは
なかなか書けない
１２Ｃ
＋
１２Ｃ
４Ｈｅ
だとすれば、
同様の負パリティ状態もあるんじゃないの？
４Ｈｅ
１２Ｃ
ー
１２Ｃ
４Ｈｅ
実際、このレベルがこれに対応。
内部に同じクラスター構造をもち、
パリティが異なる状態の対を Parity Doublet と言う。
１6O
他にも20Neの4He+16Oが有名。
H. Horiuchi and K. Ikeda,
Prog. Theor. Phys. 40, 277(1968)
だがしかし、そう単純じゃない原子核
軽い原子核におけるクラスター構造
“Ikeda’s diagram”
K. Ikeda, Prog. Theor. Phys. (1968)
励起するとクラスター構造
が現れうる。
基底状態はシェルモデルで
よく記述される状態
• ４ｎ核ではα（４Ｈｅ）クラスターが基本単位
• 「閾値則」
系のエネルギーがそのクラスター群に分解する閾値近くで、
そのようなクラスター構造が発現する。
何が言いたいかというと。。。
長年研究され、よく分かったはずの安定核にすら
シェル的状態
クラスター的状態
４Ｈｅ
１２Ｃ
平均一体場 の中での
particle-hole励起
個性を持ったサブユニット
（＝クラスター，Cluster）を持つ
全く 質の異なる 状態が共存する !
原子核は多彩な姿を見せる？
第1コマ
広がりゆく原子核の世界
• 原子核の基礎知識、安定核
• 不安定核
• ハイパー核
• ハイパー核研究の現状（実験）
• まとめ
原子核 ＝ 陽子・中性子からなる有限量子多体系
安定核…約３００種
不安定核…約３０００種
Radioactive Isotope Beam Factory @ 理研
陽子数 Ｚ
82
208Pb
126
40
20 Ca
20
中性子数 Ｎ
http://www.rarf.riken.go.jp/newcontents/contents/facility/RIBF.html
不安定核（特に中性子過剰核）における新しい現象
• Halo 構造
11
3
Li8
 Li isotopeやBe isotopeでは、
11Liや11Beで突如半径が大きくなる。
安定核
11
4
9
3
Be7
中性子過剰核
7
3
Li 4
2.33 fm
11
3
9
4
Be5
2.38 fm
11
4
Li8
3.12 fm
Be7
2.73 fm
Li 6 , 104 Be6
中性子数の変化に伴う
原子核の平均二乗半径の変化
I. Tanihata et al, Phys. Lett. B206, 592 (1998)
 11Liや11Beの一つないし二つの中性子は
非常に束縛エネルギーが小さい。
11
3
Li8
11
4
“束縛エネルギーの飽和性”
Be
一つの中性子を取るに500keV必要。
7
二つの中性子を取るに250keV必要。
が成り立ってない！
注）核子の平均束縛エネルギーは約８ＭｅＶ。
不安定核（特に中性子過剰核）における新しい現象
• Halo 構造
ハロー (Halo) … “月の傘”
Wave func. of the last neutron
r
S (P) state
中性子過剰核
安定核
Potential
非常に浅い束縛のため、
波動関数が遠方まで染み出し
tailを引く。
S stateには遠心力バリアーが
立たない。（Pでも大丈夫か？）
“密度の飽和性”が成り立ってない！
不安定核（特に中性子過剰核）における新しい現象
• Halo 構造
二つの飽和性を破る
• 魔法数の破れ (N=8, 20)
そして 新しい魔法数の発現 (N=16)
不安定核（特に中性子過剰核）における新しい現象
• Halo 構造
二つの飽和性を破る
• 魔法数の破れ (N=8, 20)
そして 新しい魔法数の発現 (N=16)
11
4
2s1/ 2
1d5/ 2
Be7
11Beの異常パリティ問題
単純にShell modelの通りに
陽子や中性子を下の軌道からつめていくと
1
J 
2


基底状態は負パリティびはず。
1p1/ 2
最後の中性子が 1p1/ 2 に入るため。
1p3/ 2
1s1/ 2
1
しかし現実は J 
2


と、正パリティ。
不安定核（特に中性子過剰核）における新しい現象
• Halo 構造
二つの飽和性を破る
• 魔法数の破れ (N=8, 20)
そして 新しい魔法数の発現 (N=16)
11
4
Be7
2s1/ 2 軌道が
何らかの機構でsd-shell中の
下のp-shellの中へ侵入
2s1/ 2
1d5/ 2
1
J 
2


最後の中性子が 2s1/ 2 に入るため。
1p1/ 2
1p3/ 2
1s1/ 2
2s1/ 2
… 魔法数８を形成していたp-shellの中に
上のsd-shellの軌道が混じりこみ、
shell構造が変化してしまっている。
魔法数の破れ
不安定核（特に中性子過剰核）における新しい現象
• Halo 構造
pf シェル
二つの飽和性を破る
• 魔法数の破れ (N=8, 20)
sd シェル
そして 新しい魔法数の発現 (N=16)
ＫＥＫ原子核研究会「現代の原子核物理 －多様化し進化する原子核の描像－」（‘０６．８．１－３）
木村真明氏（筑波大）のトークより
不安定核（特に中性子過剰核）における新しい現象
• Halo 構造
二つの飽和性を破る
• 魔法数の破れ (N=8, 20)
そして 新しい魔法数の発現 (N=16)
安定核の常識は
もはや通用しない！
• Di-neutron相関
• 新しいクラスター構造
などなど。。。
第1コマ
広がりゆく原子核の世界
• 原子核の基礎知識、安定核
• 不安定核
• ハイパー核
• ハイパー核研究の現状（実験）
• まとめ
Expanding the nuclear world
原子核＝陽子・中性子からなる有限量子多体系
安定核…約３００種
不安定核…約３０００種
Radioactive Isotope Beam Factory @ 理研
安定核から離れる方向へ。
|N-Z|の大きな原子核
アイソスピン方向へ原子核を拡張
http://www.rarf.riken.go.jp/newcontents/contents/facility/RIBF.html
Expanding the nuclear world
Expanding the nuclear world
New magic number
N=16
Alpha
condensation
Neutron
halo
Expanding the nuclear world
Strangeness
S
New magic number
N=16
Alpha
condensation
Neutron
halo
Expanding the nuclear world
Strangeness
S
p = uud, n=udd
… 核子は up, down quark から成る。
次に重い strangeness quarkを持つ粒子
を原子核の中へ！
S = -1: Λ = uds, Σ+ = uus, Σ0 = uds, Σ- = dds
S = -2: Ξ0 = uss, Ξ- = dss
New magic number
N=16
Hyperon
を通してストレンジネスを原子核の中
Alpha
…condensation
ハイパー核 (Hypernuclei)
Neutron
halo
Expanding the nuclear world
Strangeness
S
p-shell Λ hypernuclei
s-shell Λ hypernuclei
New magic number
N=16
Alpha
condensation
Neutron
halo
Expanding the nuclear world
Strangeness
S
6

He,
12

10

Be
Be ?
p-shell Λ hypernuclei
s-shell Λ hypernuclei
New magic number
N=16
Alpha
condensation
Neutron
halo
もう一度振り返っておきましょう。
核子
N
ハイペロン
質量
アイソスピン
ストレンジネス
1/2
0
0
-1
1
-1
1/2
-2
陽子
中性子
p
n
uud
udd
938 MeV
940 MeV
ラムダ
Λ
uds
1116 MeV
Σ+
uus
1189 MeV
Σ0
uds
1193 MeV
Σ-
dds
1197 MeV
Ξ0
uss
1315 MeV
Ξ-
dss
1321 MeV
シグマ
Y
グザイ
J-PARCハドロンサロン（第一回） 武藤さん（千葉工大）の講演スライドより
KEK, 2010.06.17
Expanding the nuclear world to Strangeness S
原子核にストレンジネス（ハイペロン）が加わることで
何か「新しい状態」ができるか？
• Genuine hypernuclear state
ハイペロンΛ は核子から Pauli blockを受けないために実現する状態。
核子の場合、Pauli blockで禁止される状態。
Genuine hyper nuclear state
Λが対称軸と並行なp軌道
…核子では禁止される。
9Be-analog
state
Λが対称軸に垂直なp軌道
…核子でも可能。
理論: T. Motoba, H. Bando, K. Ikeda and T. Yamada,
Prog. Theor. Phys. Suppl. 81, 42 (1985)
(π+, K+)
実験: (KEK E336) O. Hasimoto and H. Tamura,
Prog. Part. Nucl. Phys. 57, 564 (2006)
Expanding the nuclear world to Strangeness S
原子核にストレンジネス（ハイペロン）が加わることで
何か「新しい状態」ができるか？
• Genuine hypernuclear state
ハイペロンΛ は核子から Pauli blockを受けないために実現する状態。
核子の場合、Pauli blockで禁止される状態。
例:
9 Be
Λ
理論: T. Motoba, H. Bando, K. Ikeda and T. Yamada, Prog. Theor. Phys. Suppl. 81, 42 (1985)
実験: (KEK E336) O. Hasimoto and H. Tamura, Prog. Part. Nucl. Phys. 57, 564 (2006)
• Impurity effect
ハイペロンΛが加わることで、原子核の性質（特にクラスター構造をもつ核のサイズ）が変化。
例:
理論: T. Sakuda and H. Bando, Prog. Theor. Phys. 78, 1317 (1987)
理論: T. Yamada, K. Ikeda, H. Bando and T. Motoba, Prog. Theor. Phys. 71, 985 (1984)
20 Ne
Λ
21 Ne
Λ
井阪氏（北大）の発表参照 (研究会D, 20:10～20:30)
• Glue-like effect
ハイペロンΛからの引力によって、クラスター構造を持つ原子核のサイズが変化。
例:
7 6
ΛLi
ΛLi
6Li
n
n
Λ
4He
7
p
p
→ 7ΛLi : 19±4% shrinkage by Λ
実験: Tanida et al., PRL 86, 1982 (2001)
理論 : T. Motoba, H. Bando, K. Ikeda, PTP 70, 189 (1983).
E. Hiyama et al., PRC 59, 2351 (1999); NPA 684, 227 (2001).
Expanding the nuclear world to Strangeness S
原子核にストレンジネス（ハイペロン）が加わることで
何か「新しい状態」ができるか？
• Genuine hypernuclear state
ハイペロンΛ は核子から Pauli blockを受けないために実現する状態。
核子の場合、Pauli blockで禁止される状態。
• Impurity effect
例:
9 Be
Λ
井阪氏（北大）の発表参照 (研究会D, 20:10～20:30)
ハイペロンΛが加わることで、原子核の性質（特にクラスター構造をもつ核のサイズ）が変化。
• Glue-like effect
ハイペロンΛからの引力によって、クラスター構造を持つ原子核のサイズが変化。 例:
7
ΛLi
• Channel coupling
核子とΔ（核子の励起状態）の質量差に比べ、ハイペロン間の質量差は小さい。
Mixingが生じやすい
Δ
~300MeV
ΣN
ΛN
N
S=0
~80MeV
S=-1
ΞN
ΛΛ
~30MeV
S=-2
Expanding the nuclear world to Strangeness S
原子核にストレンジネス（ハイペロン）が加わることで
何か「新しい状態」ができるか？
• Genuine hypernuclear state
ハイペロンΛ は核子から Pauli blockを受けないために実現する状態。
核子の場合、Pauli blockで禁止される状態。
• Impurity effect
例:
9 Be
Λ
井阪氏（北大）の発表参照 (研究会D, 20:10～20:30)
ハイペロンΛが加わることで、原子核の性質（特にクラスター構造をもつ核のサイズ）が変化。
• Glue-like effect
ハイペロンΛからの引力によって、クラスター構造を持つ原子核のサイズが変化。 例:
7
ΛLi
• Channel coupling
核子とΔ（核子の励起状態）の質量差に比べ、ハイペロン間の質量差は小さい。
Mixingが生じやすい
• Coherent ΛN-ΣN coupling
Y. Akaishi, T. Harada, S. Shinmura and K. S. Myint, PRL 84 (2000) 3539
元の原子核が高いアイソスピンを持っているほど、効果は大きくなると考えられる。
中性子過剰核の安定化
• 中性子過剰ハイパー核
第1コマ
広がりゆく原子核の世界
• 原子核の基礎知識、安定核
• 不安定核
• ハイパー核
• ハイパー核研究の現状（実験）
• まとめ
ハイパー核研究のややこしい点
… YY はもちろん、ＹＮ 相互作用すら確立したものがない！
(散乱実験を行うのが困難なため)
通常原子核の場合
しっかり決まった
ＮＮ 相互作用
ハイパー核の場合
完全には決まっていない
ＹＮ，ＹＹ相互作用
２体系
２体系
３体系
３体系
４体系
多体系
Top-down approach
理論計算
４体系
実験結果
多体系
Top-down and Bottom-up approach
YN / YY相互作用の現状
S = -1
• ΛN interaction
Experiment
89Y
(π+, K+) 89ΛY
(Original) H. Hotchi et al., Phys. Rev. C64, 044302 (2001)
Quoted from O. Hasimoto and H. Tamura, Prog. Part. Nucl. Phys. 57, 564 (2006)
YN / YY相互作用の現状
S = -1
• ΛN interaction
Experiment
89Y
(π+, K+) 89ΛY
ハイペロン Λ の場合であっても、平均場が出来ている。
Λ はその平均場の中を運動している。
O. Hasimoto and H. Tamura, Prog. Part. Nucl. Phys. 57, 564 (2006)
YN / YY相互作用の現状
S = -1
Λが原子核中で感じる一体ポテンシャル
（Woods-Saxon型）の深さ
• ΛN interaction
 Attractive ΛN ～2/3 NN, V0Λ ≒ 30 MeV
Experiment
89Y
(π+, K+) 89ΛY
YN / YY相互作用の現状
Hypernuclear
γ-ray spectroscopy
S = -1
Λが原子核中で感じる一体ポテンシャル
（Woods-Saxon型）の深さ
• ΛN interaction
 Attractive ΛN ～2/3 NN, V0Λ ≒ 30 MeV
Experiment
89Y
(π+, K+) 89ΛY
p-shell Λ hypernuclei
with Hyperball
Ge detectorで４π覆って、
ガンマ線を捕らえる。
O. Hasimoto and H. Tamura,
Prog. Part. Nucl. Phys. 57, 564 (2006)
YN / YY相互作用の現状
S = -1
Λが原子核中で感じる一体ポテンシャル
（Woods-Saxon型）の深さ
• ΛN interaction
 Attractive ΛN ～2/3 NN, V0Λ ≒ 30 MeV
 Small spin-spin, weak LS, tensor force
Experiment
89Y
(π+, K+) 89ΛY
p-shell Λ hypernuclei
with Hyperball
YN / YY相互作用の現状
S = -1
Λが原子核中で感じる一体ポテンシャル
（Woods-Saxon型）の深さ
• ΛN interaction
 Attractive ΛN ～2/3 NN, V0Λ ≒ 30 MeV
 Small spin-spin, weak LS, tensor force
• ΣN interaction
Experiment
89Y
(π+, K+) 89ΛY
p-shell Λ hypernuclei
with Hyperball
… よく分かっていない?
4He
(K-, π-) 4ΣHe
T. nagae et al., Phys. Rev. Lett. 80, 1605 (1998)
YN / YY相互作用の現状
S = -1
Λが原子核中で感じる一体ポテンシャル
（Woods-Saxon型）の深さ
• ΛN interaction
 Attractive ΛN ～2/3 NN, V0Λ ≒ 30 MeV
 Small spin-spin, weak LS, tensor force
• ΣN interaction
Experiment
89Y
(π+, K+) 89ΛY
p-shell Λ hypernuclei
with Hyperball
… よく分かっていない?
 Strong spin-isospin dependence
… 4ΣHeのみ束縛, BΣ= 4.4 MeV
4He
(K-, π-) 4ΣHe
YN / YY相互作用の現状
S = -1
Λが原子核中で感じる一体ポテンシャル
（Woods-Saxon型）の深さ
• ΛN interaction
 Attractive ΛN ～2/3 NN, V0Λ ≒ 30 MeV
 Small spin-spin, weak LS, tensor force
• ΣN interaction
Experiment
89Y
(π+, K+) 89ΛY
p-shell Λ hypernuclei
with Hyperball
… よく分かっていない?
 Strong spin-ispspin dependence
… 4ΣHeのみ束縛, BΣ= 4.4 MeV
4He
28Si
(K-, π-) 4ΣHe
(π-, K+) spectrum
P. K. Saha et al., Phys. Rev. C70, 044613 (2004)
YN / YY相互作用の現状
S = -1
Λが原子核中で感じる一体ポテンシャル
（Woods-Saxon型）の深さ
• ΛN interaction
 Attractive ΛN ～2/3 NN, V0Λ ≒ 30 MeV
 Small spin-spin, weak LS, tensor force
• ΣN interaction
89Y
(π+, K+) 89ΛY
p-shell Λ hypernuclei
with Hyperball
… よく分かっていない?
 Strong spin-ispspin dependence
… 4ΣHeのみ束縛, BΣ= 4.4 MeV
 平均的には斥力
Experiment
V0Σ ≒ -90 MeV
4He
28Si
(K-, π-) 4ΣHe
(π-, K+) spectrum
YN / YY相互作用の現状
S = -1
Λが原子核中で感じる一体ポテンシャル
（Woods-Saxon型）の深さ
• ΛN interaction
 Attractive ΛN ～2/3 NN, V0Λ ≒ 30 MeV
 Small spin-spin, weak LS, tensor force
• ΣN interaction
89Y
(π+, K+) 89ΛY
p-shell Λ hypernuclei
with Hyperball
… よく分かっていない?
 Strong spin-ispspin dependence
… 4ΣHeのみ束縛, BΣ= 4.4 MeV
 平均的には斥力
Experiment
V0Σ ≒ -90 MeV
4He
28Si
(K-, π-) 4ΣHe
(π-, K+) spectrum
S = -2
• ΞN interaction
… ほとんど分かっていない
12C(K-,
K+)12ΞBe (?)
P. Khaustov et al., Phys. Rev. C61, 054603 (2000)
T. Fukuda et al., Phys. Rev. C58, 1306 (1998)
YN / YY相互作用の現状
S = -1
Λが原子核中で感じる一体ポテンシャル
（Woods-Saxon型）の深さ
• ΛN interaction
 Attractive ΛN ～2/3 NN, V0Λ ≒ 30 MeV
 Small spin-spin, weak LS, tensor force
• ΣN interaction
89Y
(π+, K+) 89ΛY
p-shell Λ hypernuclei
with Hyperball
… よく分かっていない?
 Strong spin-ispspin dependence
… 4ΣHeのみ束縛, BΣ= 4.4 MeV
 平均的には斥力
Experiment
V0Σ ≒ -90 MeV
4He
28Si
(K-, π-) 4ΣHe
(π-, K+) spectrum
S = -2
• ΞN interaction
… ほとんど分かっていない
 弱い引力？ V0Ξ = 14 MeV (?)
12C(K-,
K+)12ΞBe (?)
YN / YY相互作用の現状
S = -1
Λが原子核中で感じる一体ポテンシャル
（Woods-Saxon型）の深さ
• ΛN interaction
 Attractive ΛN ～2/3 NN, V0Λ ≒ 30 MeV
 Small spin-spin, weak LS, tensor force
• ΣN interaction
89Y
(π+, K+) 89ΛY
p-shell Λ hypernuclei
with Hyperball
… よく分かっていない?
 Strong spin-ispspin dependence
… 4ΣHeのみ束縛, BΣ= 4.4 MeV
 平均的には斥力
Experiment
V0Σ ≒ -90 MeV
4He
28Si
(K-, π-) 4ΣHe
(π-, K+) spectrum
S = -2
• ΞN interaction
… ほとんど分かっていない
 弱い引力？ V0Ξ = 14 MeV (?)
• ΛΛ interaction
… ほとんど分かっていない
 弱い引力 ΔBΛΛ ≒ 1 MeV
12C(K-,
K+)12ΞBe (?)
6 He
ΛΛ
Emulsion exp.
(Nagara event)
H. Takahashi et al., Phys. Rev. Lett. 87, 212502 (2001)
YN / YY相互作用の現状
ΛN相互作用はかなり分かってきたが、その他は依然良く分かってないのが実情。。。
もちろん、理論サイドも研究を頑張っている。
Ξ0p potential
OBEPに基づくもの
calculated
with Lattice QCD
Nijmegen potential … HC, SC, NSC97, ESC04, ESC07, …
Juelich potential (←Bonn potential)
クォークの自由度から
Quark cluster model （岡さん、矢崎さん）
fss2 （藤原さんを始め、京都・新潟グループ）
最近、着目を集めているのは。。。
Lattice計算で、QCDから直接核力を求めてしまおう !
(初田さん、青木さん、石井さん、根村さん達を始めとするHAL-QCD collaboration)
第1コマ
広がりゆく原子核の世界
• 原子核の基礎知識、安定核
• 不安定核
• ハイパー核
• ハイパー核研究の現状（実験）
• まとめ
ここまでのまとめ
原子核の基本的な性質
密度の飽和性：
どんな原子核でも密度は一定
… 通常核密度 (Normal density)
ρ0 = 0.17fm-3
束縛エネルギーの飽和性：B / A ≒ 8 MeV
魔法数 (Magic number)
しかし不安定核になると破たん…
シェル的構造とクラスター的構造
… 安定核ですら 異質 な状態を持つ。
原子核はそう単純ではない。
核子多体系は多様性を秘めている！
ここまでのまとめ
不安定核 ＝ アイソスピン方向へ原子核の拡張
ハイパー核 ＝ ストレンジネス方向へ原子核の拡張
さらに面白い構造様式があるのでは？
• Genuine hypernuclear state
ハイペロンは核子からのPauli blockを受けない。
核子の入れない軌道に入れる。
• Impurity effect
• Glue-like effect
• Channel coupling
ハイペロンが加わることで元の原子核へ影響
特にクラスター構造を持つ原子核に対して。
N-Δに比べ、ΛN-ΣN (S=-1), ΛΛ-ΞN (S=-2)の質量さは小さい。
Mixingが起きやすい。
• Coherent ΛN-ΣN coupling 原子核を基底配位にしたまま、生じるΛN-ΣN coupling
• 中性子過剰ハイパー核
大きなアイソスピンの原子核でΛN-ΣN couplingがcoherentに起きやすい。
中性子過剰核の安定化
ここまでのまとめ
YN / YY 相互作用
散乱実験が難しいため、NNほどは分かっていないが、
理論と実験が協力して、徐々に分かってきている。
特に ΛN相互作用はよく分かってきた。
Hyperballによるp-shell核までの精密ガンマ線分光
＋精密理論計算
最近ではLattice計算によってQCDから直接求められるようになってきた。
ここまでのまとめ
These topics will be investigated at J-PARC!!
YN / YY 相互作用
(Japan Proton Accelerator Research Complex
散乱実験が難しいため、NNほどは分かっていないが、
at Tokai)
理論と実験が協力して、徐々に分かってきている。
特に ΛN相互作用はよく分かってきた。
Hyperballによるp-shell核までの精密ガンマ線分光
＋精密理論計算
最近ではLattice計算によってQCDから直接求められるようになってきた。
中性子星内部には何らかの形で
ストレンジネスが出現しているはず！
Slide of Prof. J. Schaffer-Bielich (Frankfurt) talk in10th International Conference on Hypernuclear and Strange Particle Physics " Hyp X "
September 14th - 18th, 2009, "RICOTTI" in Tokai, Ibaraki, Japan
高密度になってくると、なんらかの形で
ストレンジネスが出現する。
J-PARCハドロンサロン（第一回） 武藤さん（千葉工大）の講演スライドより
KEK, 2010.06.17