メディア工学特論yaoki/mediaeng/mediaeng2008...1 17 JUNE メディア工学特論 慶応義塾大学理工学部 電子工学科 准教授 光・像情報工学 専修 青 木
九州工業大学 工学部 物理 鎌田 裕之
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九州工業大学 工学部 物理 鎌田 裕之
今まで行ってきた研究2003 年 1 1月
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原子核物理学は、何をめざすか?
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原子核物理学は、何をめざすか?
我々の答え:きちんとした核力をもとに、核子多体系としての原子核を第一原理的に解き上げる。
我々の答え:きちんとした核力をもとに、核子多体系としての原子核を第一原理的に解き上げる。
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原子核物理学は、何をめざすか?
我々の答え:きちんとした核力をもとに、核子多体系としての原子核を第一原理的に解き上げる。
我々の答え:きちんとした核力をもとに、核子多体系としての原子核を第一原理的に解き上げる。
その中から原子核あるいは他の分野で通用する有効なモデルを探る。
その中から原子核あるいは他の分野で通用する有効なモデルを探る。
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きちんとした核力
DATAに χ 2 1の精度で再現する2核子間のポテンシャル≒
1.ボン・ポテンシャル2.アルゴンヌ・ポテンシャル3.ナイメーヘン・ポテンシャル
4.我々のポテンシャル
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湯川理論• 相互作用描像• 核力の原点
g (σ ・ q )( σ ・ q)V=
4 π ( m 2+ q 2 )
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核力
One Pion Exchange重中間子交換
V
r
ハードコア領域(素粒子物理学)
ρ、 ω、 η、 etc π
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第一原理的に解き上げる
3体、4体系の境界条件を正確に取り入れたシュレディンガー方程式を厳密に解く
我々の方法:
3体系:Faddeev方程式4体系:Yakubovsky方程式
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有効なモデルを探る
厳密解を基盤に、モデルの適応範囲を考えつつ幅広い物理空間への拡張
○ 多体力:3体力、4体力の構築○ 新しいポテンシャルの構築:カイラル摂動理論○ ヒルベルト空間の節約:有効相互作用理論○ クラスター模型:12C核の3 α 模型など○ 共鳴構造問題:中性子過剰核モデル○ 方法論的開発:グラウバ-、RGM、CDCC、C oupled- R earrangement- C hannel Gaussian-basis V ariational, S tochastic variational, Green's function Monte Carlo, the no-core shell model など
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少数粒子系の物理:原子核物理学の基礎を与える研究
湯川理論の継承としての核力研究の新しい段階→ 3体力の存在、定量的な理論
Ab initio な研究の進め方 → 集積できる研究スタイル、系統的な研究
他の分野への応用:各種ハドロンや核構造研究への貢献
→ 広域な応用可能性
湯川理論の継承としての核力研究の新しい段階→ 3体力の存在、定量的な理論
Ab initio な研究の進め方 → 集積できる研究スタイル、系統的な研究
他の分野への応用:各種ハドロンや核構造研究への貢献
→ 広域な応用可能性
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今までの研究成果
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今までの研究成果
現実的ポテンシャルを使った、少数核子系の束縛状態の研究
ポテンシャル
3体力なし
3体力あり
CDBONN
Nijmegen I
Njimegen II
Nijmegen 93
AV-18
8.013 7.741 7.659 7.668 7.628
8.48 8.48 8.48 8.48 8.48
実験値 8.48
3Hの結合エネルギー [MeV ]
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3Hの形
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ポテンシャル
3体力なし
3体力あり
CDBONN
Nijmegen I
Njimegen II
Nijmegen 93
AV-18
26.26 24.98 24.56 24.53 24.25
28.40 28.60 28.56 28.36
実験値 28.30
4 Heの結合エネルギー [MeV ]
α粒子の結合エネルギー
世界初
Phys. Rev. C 65, 054003 (2002)
3体力の可能性
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Other Nucleus• AV18 Potential [ グリーン関数モンテカルロ法による ]
原子核 理論値 実験値3 H
4 He6 He6 Li8 Li8 Be
7.7424.123.926.931.845.6
8.4828.329.332.041.356.5
There is clear underbinding.
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現実的なポテンシャルを直接用いた
陽子-重陽子弾性散乱の研究 I
微分断面積
Elab [MeV ]
3 4 5
6 9 11.4
12 16 22.7
28 47.5 65
Physics Reports 274 (1996) 107
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現実的なポテンシャルを直接用いた
陽子-重陽子弾性散乱の研究 I
テンソル偏極量
Elab [MeV ]
10
22.7
28
47.5
T20 T21 T22
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現実的なポテンシャルを直接用いた
陽子-重陽子弾性散乱の研究 I
テンソル偏極量
Elab [MeV ]
53
65.5
93.5
T20 T21 T22
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現実的なポテンシャルを直接用いた
陽子-重陽子弾性散乱の研究 I
ベクトル偏極量 iT11
Elab [MeV ]
3.0 5.0 10.0
22.7 28 47.5
53 65 93.5
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現実的なポテンシャルを直接用いた
陽子-重陽子弾性散乱の研究 I
ベクトル偏極量 Ay
Elab [MeV ]
Ayパズル
10.0
30. 35. 50.
65. 146. 155.
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現実的なポテンシャルを直接用いた
陽子-重陽子弾性散乱の研究 I
偏極量 Kji,Cij
Elab [MeV ]
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現実的なポテンシャルを直接用いた
陽子-重陽子弾性散乱の研究 I
偏極量 Kji,Cij
Elab [MeV ]
![Page 23: 九州工業大学 工学部 物理 鎌田 裕之](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050802/56814523550346895db1e77a/html5/thumbnails/23.jpg)
現実的なポテンシャルを直接用いた
陽子-重陽子弾性散乱の研究 I
偏極量 Kji,Cij
Elab [MeV ]
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現実的なポテンシャルを直接用いた
陽子-重陽子弾性散乱の研究 II
(高エネルギー域)
微分断面積
Elab [MeV ]極小値の部分の Faddeev 計算はあまり良く実験を説明できていない。(相良デスクレパンシー)
Phys. Rev. C 63, 024007 (2001)
3
135
65
190
世界初3体力によって説明
2 NF のみ3 NF あり
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現実的なポテンシャルを直接用いた
陽子-重陽子弾性散乱の研究 II
(高エネルギー域)
ベクトル偏極量Ay
Elab [MeV ]
3 65
190135
![Page 26: 九州工業大学 工学部 物理 鎌田 裕之](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050802/56814523550346895db1e77a/html5/thumbnails/26.jpg)
現実的なポテンシャルを直接用いた
陽子-重陽子弾性散乱の研究 II
(高エネルギー域)
ベクトル偏極量 iT11
Elab [MeV ]
3 65
190135
![Page 27: 九州工業大学 工学部 物理 鎌田 裕之](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050802/56814523550346895db1e77a/html5/thumbnails/27.jpg)
現実的なポテンシャルを直接用いた
陽子-重陽子弾性散乱の研究 II
(高エネルギー域)
テンソル偏極量 T20
Elab [MeV ]
3 65
190135
![Page 28: 九州工業大学 工学部 物理 鎌田 裕之](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050802/56814523550346895db1e77a/html5/thumbnails/28.jpg)
現実的なポテンシャルを直接用いた
陽子-重陽子弾性散乱の研究 II
(高エネルギー域)
テンソル偏極量 T21
Elab [MeV ]
3 65
190135
![Page 29: 九州工業大学 工学部 物理 鎌田 裕之](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050802/56814523550346895db1e77a/html5/thumbnails/29.jpg)
現実的なポテンシャルを直接用いた
陽子-重陽子弾性散乱の研究 II
(高エネルギー域)
テンソル偏極量 T22
Elab [MeV ]
3 65
190135
![Page 30: 九州工業大学 工学部 物理 鎌田 裕之](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050802/56814523550346895db1e77a/html5/thumbnails/30.jpg)
3体力とは何か?
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3体力
Cladogram
Fujita –MiyazawaUrbanaTM TX RP BR
χFT ΔFT
![Page 32: 九州工業大学 工学部 物理 鎌田 裕之](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050802/56814523550346895db1e77a/html5/thumbnails/32.jpg)
藤田-宮沢3体力
核子が中間状態で Δ 粒子などに励起する
2核子の相互作用では表わせられない既約表現
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Tucson-Melbourn 3NF
g ( σ ・ q )
4 π ( m 2+ q 2)W=
( σ ・ q’ )
m 2+ q’ 2 F( q,q’ )
F
F ( q,q’ ) =a +b (q ・ q’)+c(q2+q’2)+d σ ・( q×q’ )
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湯川理論
現実的ポテンシャル理論重中間子交換
★ QCD(素粒子論)と整合性が良いもの★ 2体力と多体力が統合できるもの
★ 核構造計算に使いやすいもの
2NF1.ボン・ポテンシャル2.アルゴンヌ・ポテンシャル3.ナイメーヘン・ポテンシャル 3NF1. Fujita-Miyazawa2. Urbana IX3. Tucson-Melbourn
新しい段階の核力理論
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カイラル摂動理論
![Page 36: 九州工業大学 工学部 物理 鎌田 裕之](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050802/56814523550346895db1e77a/html5/thumbnails/36.jpg)
カイラル摂動理論カイラリティ(掌性):
質量なしクォーク場のラグランジアンのもつ一つの対称性SU(N f )L× SU(N f )R×U(1)V×U(1)A
南部- Goldstone - Weinberg Realization :自発的対称性の破れと π 中間子の質量の出現
SU(2)L× SU(2)R ~ SU(2)A× SU(2)V ⇒ SU(2)V
SU(2)A× SU(2)V ~ SO ( 4 ) Dim[SO(4)] =4>3 πfieldsNonlinear realization :π→π’ =f( π ;g)
D π =
g→ → →
F
→→
( 1+ π2/F2)μ
μ∂ π
![Page 37: 九州工業大学 工学部 物理 鎌田 裕之](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050802/56814523550346895db1e77a/html5/thumbnails/37.jpg)
カイラル摂動理論
質量スケールによる摂動展開
Okubo Effective Theory: Elemination of the πon degree of freedom
Q
ν =-4+2 N+2L+ΣViΔiΔi =d i +n i/2 -2
N: 核子外線数L: ループの数
d:微分の階数n:バルブ結合核子数
![Page 38: 九州工業大学 工学部 物理 鎌田 裕之](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050802/56814523550346895db1e77a/html5/thumbnails/38.jpg)
カイラル摂動理論
と
π + N Δ + heavy meson
展開Q
ν =0
ν =2
ν =3
ν =4
![Page 39: 九州工業大学 工学部 物理 鎌田 裕之](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050802/56814523550346895db1e77a/html5/thumbnails/39.jpg)
カイラル摂動理論
と
π + N Δ + heavy meson
展開Q
非相対論近似0
ν =0
ν =2
ν =3
ν =4
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カイラル摂動理論
と
π + N Δ + heavy meson
展開Q
ν =0
ν =2
ν =3
ν =4
FM 3 NF
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3 MeV
Cross section
Ay
T20
T21
T22
NLO
NNLO
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Cross section
Ay
T20
T21
T22
10 MeV
NLO
NNLO
![Page 43: 九州工業大学 工学部 物理 鎌田 裕之](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050802/56814523550346895db1e77a/html5/thumbnails/43.jpg)
Cross section
Ay
T20
T21
T22
65 MeV
NLO
NNLO
![Page 44: 九州工業大学 工学部 物理 鎌田 裕之](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050802/56814523550346895db1e77a/html5/thumbnails/44.jpg)
FSI configration
QFS configuration
Space Star configuration
13 MeV
3体ブレーク・アップ反応
NLO
NNLO
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65 MeV
3体ブレーク・アップ反応
NLO
NNLO
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カイラル摂動理論カイラル摂動理論• QCDQCD の持つ対称性を保持するので、最終的にの持つ対称性を保持するので、最終的に
残るパラメーターは、 残るパラメーターは、 QCDQCD が解けた暁に比較が解けた暁に比較すべきすべき実験値実験値になる。になる。
(原子核物理学の金字塔) (原子核物理学の金字塔)• ラグランジアンから出発するから、2体力も多ラグランジアンから出発するから、2体力も多
体力も体力も ConsistentConsistent で求まる。で求まる。•高い運動量部分がない形なので、ハードコアが高い運動量部分がない形なので、ハードコアが無く、無く、核構造計算に適したポテンシャル核構造計算に適したポテンシャルを提供を提供する。する。
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その他の研究その他の研究• ハイペロンを含む原子核• 相対論的な多体問題• 電子散乱(3 He を標的核)• pdキャプチャー• π 中間子吸収反応• 炭素の3 α モデル
![Page 48: 九州工業大学 工学部 物理 鎌田 裕之](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050802/56814523550346895db1e77a/html5/thumbnails/48.jpg)
少数粒子系の物理:少数粒子系の物理:原子核物理学の基礎を与える研究原子核物理学の基礎を与える研究
☆湯川理論の継承としての核力研究の新しい段階
カイラル摂動理論→ 3体力の存在、定量的な理論
☆Ab initio な研究の進め方 Faddeev-Yakubovsky 散乱理論
→ 集積できる研究スタイル、系統的な研究☆他の分野への応用:
各種ハドロンや核構造研究への貢献 → 広域な応用可能性