重原子系化学の分光学的精度を目指した相対論的分子理論の開発

以重原子化学光谱精度为目标的相对论分子理论的发展

基本信息

批准号：
07J45055
负责人：
阿部穣里
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Tokyo Metropolitan University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究課題では、相対論的な量子論分子理論を分光学的精度で構築し応用することが目的であった。具体的には、4成分Dirac法に基づいた電子相関理論の開発と、CP対称性破れに起因する1電子の電気双極子モーメント(EDM)を求める研究が主なテーマであった。電子相関理論開発については、ソフトウェアが様々なマシン上で安定に稼動するか等、克服すべき問題が残っており、ソース公開まではまだ時間を要する。EDMの研究では、実際に実験を行っている京大の研究室と議論を重ね、まずEDMを測定する分子を作成するために必要な波動関数の情報を提供した。どちらの研究も、学術論文執筆には至っていないが、この2年間で大きな進展があり今後確実に論文化される。さらにEDMの研究中、原子核と電子の相互作用を考察し、これまで考えられてこなかった、分光学的精度を要求する事象に遭遇した。それが同位体の核の体積効果である。同位体は原子核の質量のみならず、体積も異なり、核内部の電荷分布も若干異なる。これが理由で、同位体分別、分離が行われたりするという実験事実を、相対論的分子理論の面から捉えなおした。さらに理論計算が実験値を高精度で再現することを説明した。この同位体の核の体積効果では、原子核がゆがんで、核の大きさにばらつきが出る同位体において、質量数に依存しない同位体分別が現れる。この質量非依存同位体分別は、同位体比を用いた宇宙化学や地球化学の分野で重要である。例えば、隕石中の質量非依存分別の起源がもし核の体積効果なら、これまで超新星爆発として捕らえてきた事象は誤りとなり、宇宙の歴史に修正が必要になる。こうした議論に対して、現象をうまく説明する仮説を打ち立て証明する際、理論計算による研究は重要な役割を担う。今回の申請者の研究で、今後の宇宙・地球化学分野での理論計算に対して、礎を築くことができた。

该研究主题的目的是以光谱准确性构建和应用相对论量子分子理论。具体而言，主要主题是基于CP对称性破坏，基于四组分狄拉克方法的电子相关理论的发展以及对一个电子的电偶极矩（EDM）的研究。关于电子相关理论的发展，仍然存在问题要克服，例如软件是否可以在各种机器上稳定运行，并且需要一段时间才能发布。在EDM研究中，我们与京都大学的实验室进行了讨论，该大学实际上进行了实验，并首先提供了有关创建测量EDM分子所需的波函数的信息。这两个研究都没有达到学术论文，但是在过去两年中取得了巨大进展，将来肯定会讨论。此外，在EDM研究期间，我们检查了核与电子之间的相互作用，并遇到了以前不可想象的事件，需要光谱准确性。这就是同位素核的体积效应。同位素不仅在细胞核的质量上有所不同，而且在体积上也有所不同，核内的电荷分布略有不同。因此，我们重新考虑了一个实验事实，即同位素分馏和分离是从相对论分子理论的角度进行的。此外，解释说，理论计算以高精度重现实验值。在这种同位素核体积效应中，同位素分馏不取决于扭曲细胞核和核大小变化的同位素中质量同位素的数量。使用同位素比率，这种非属于质量的同位素分离在哮喘化学和地球化学领域很重要。例如，如果陨石中质量无关的分馏的起源是核容量效应，那么到目前为止，已被捕获的事件已被捕获，直到现在是不正确的，并且需要修改宇宙的历史。根据这些论点，使用理论计算的研究在设置和证明很好地解释现象的假设中起着重要作用。申请人的当前研究能够为空间和地球化学领域的未来理论计算奠定基础。