Microscopic nuclear reaction theory for low-energy fusion and fission

低能聚变与裂变的微观核反应理论

• 批准号: 19K03861
• 负责人: 萩野 浩一
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19K03861/
• 关键词: 核融合反応; 核分裂; 量子トンネル現象; 多体問題; 集団運動; 微視的反応理論; クラスター崩壊; 生成座標法; 微視的核反応理論; 超重元素

昨年度に引き続き、時間に依存する生成座標法（TDGCM）の考えに基づいて複数のスレーター行列式を重ね合わせることにより、多粒子系の量子力学的トンネル現象を微視的に記述できるか検討を行った。これまでに、1次元系及び3次元系の両方の場合で、この研究で開発している手法を用いて有限のポテンシャル透過確率を得ることに成功している。この結果が、この手法で考えている波動関数に内在する高運動量成分のためだけではないことを示すために、1次元障壁の問題に対してTDGCMとエネルギー射影法を組み合わせた解析を行った。それにより、エネルギー射影を施した後でも、障壁以下のエネルギーに対してトンネル確率が有限になることを見出した。これは、この手法が高運動量成分が障壁を超えているという単純な解釈以上の量子効果を取り入れられていることを示す結果になっている。また、本研究で開発した研究手法を静的な核構造の問題へ適用する研究も行った。これは、時間に依存する生成座標法と同様に、重ね合わせるスレーター行列式及び重み関数の両者を最適化し、よりよい基底状態を求めるアプローチである。これは、時間に依存する生成座標法において虚時間発展により基底状態を求めることに相当する。28Si 核及び 12C 核に対し、Volkov 相互作用及び Skyrme 相互作用を用いた計算を行い、基底状態に対する収束解を得ることに成功した。Skyrme 相互作用に関しては、密度依存項の取り扱いに注意が必要であることも併せて見出した。現在、得られた解の分析を進めているところである。関連課題として、生成座標法＋殻模型的手法を用いた誘起核分裂の微視的理論の開発及び共役運動量を取り入れた生成座標法の研究も継続中である。前者に関しては、Skyrme 相互作用を用いた半現実的な計算に着手した。後者に関しては、対相関相互作用を取り入れた拡張に成功した。

继去年之后，我们基于时间相关生成坐标法（TDGCM）的思想，研究了是否可以通过叠加多个Slater行列式来微观描述多粒子系统中的量子力学隧道现象。到目前为止，我们已经使用本研究开发的方法成功获得了一维和三维系统的有限潜在传输概率。为了表明这一结果不仅是由于该方法中考虑的波函数固有的高动量分量，我们结合TDGCM和能量投影方法对一维势垒问题进行了分析。结果，我们发现即使在应用能量投影之后，对于势垒以下的能量来说，隧道概率也是有限的。这一结果表明，该方法结合了量子效应，超出了高动量分量穿过势垒的简单解释。我们还进行了研究，将本研究中开发的研究方法应用于静态核结构问题。与时间相关的生成坐标方法类似，这是一种优化叠加的 Slater 行列式和加权函数以获得更好的基态的方法。这对应于在依赖于时间的生成坐标方法中通过虚时间演化来寻找基态。我们利用 Volkov 相互作用和 Skyrme 相互作用对 28Si 和 12C 原子核进行了计算，并成功获得了基态的收敛解。关于 Skyrme 相互作用，我们还发现在处理密度相关项时必须小心。我们目前正在分析获得的解决方案。作为相关课题，我们正在继续发展使用生成坐标法+壳模型法的诱发裂变微观理论，并研究结合了共轭动量的生成坐标法。对于前者，我们使用Skyrme交互开始了半现实计算。对于后者，我们通过合并成对相关交互成功地扩展了它。

项目成果

Generator coordinate method with a conjugate momentum: Application to particle number projection

具有共轭动量的生成坐标法：在粒子数投影中的应用

• DOI: 10.1103/physrevc.103.034313
• 发表时间: 2021
• 影响因子: 3.1
• 作者: Hizawa N.;Hagino K.;Yoshida K.
• 通讯作者: Yoshida K.

Fusion reaction of a weakly-bound nucleus with a deformed target

弱结合核与变形靶的融合反应

• DOI: 10.1103/physrevc.103.034611
• 发表时间: 2021
• 作者: Ki;K. Hagino
• 通讯作者: K. Hagino

原子核形状の理論研究と核分裂

核形状与核裂变理论研究

• 发表时间: 2022
• 作者: 萩野浩一

原子核反応の量子多体ダイナミックス

核反应的量子多体动力学

• 发表时间: 2021
• 作者: 萩野浩一

ワシントン大学(米国)

华盛顿大学（美国）