20Ne におけるL 粒子による構造変化の研究

井坂政裕 A, 木村真明 A,B, 土手昭伸 C, 大西明 D

北大理 A, 北大創成 B, KEKC, 京大基研 D

導入 ( ハイパー核構造 ) ハイペロンによる不純物効果 ハイペロンによる核構造の変化 ( 不純物効果 )典型例：

[1] K. Tanida, et al., Phys. Rev. Lett. 86 (2001), 1982.[2]E. Hiyama, et al., Phys. Rev. Lett. 59 (1999), 2351.

[3] M. Isaka, M. Kimura, A. Doté and A. Ohnishi, to be submitted.

7LLi : クラスター間距離の収縮 [1,2]

不純物効果を用いた ( ハイパー核 ) 構造研究が可能になりつつある

① ハイパー核物理の進展② 理論模型の進化

13LC: 原子核の変形度の変化 [3]

J-PARC http://j-parc.jp/

導入 (① ハイパー核物理の進展 )LN 相互作用LN 相互作用についての実験・理論研究の進展

– LN 有効相互作用 ( 中心力部分 ) は明らかにされた [1].例： YNG 相互作用 [2]

J-PARCJ-PARC の本格稼働

– sd-shell L ハイパー核の分光実験 [3] 例： Ne 等、 A=20~40 程度

– 中性子過剰 L ハイパー核 の生成 [4] 例： Be ハイパー同位体等

[1] E. Hiyama, Nuclear Physics A 805 (2008), 190c–197c.[2] Y. Yamamoto, T. Motoba, H. Himeno, K. Ikeda and S. Nagata, Prog. Theor. Phys. Suppl. 117 (1994), 361.

[3] H. Tamura, (Spokes person), et al., J-PARC Proposal P13 (2006).[4] A. Sakaguchi, (Spokes person), et al., J-PARC Proposal E10 (2007).

導入 (② 理論模型の進化 ) AMD( 反対称化分子動力学 )[1]

シェル構造・クラスター構造とも仮定しない

[1] Y. Kanada-En’yo, H. Horiuchi and A. Ono, Phys. Rev. C 52 (1995), 628.

a +16O threshold

適用例： 20Ne の励起スペクトル

a+16O クラスター構造

a

16O( 変形した ) シェル構

造

導入 (② 理論模型の進化 ) AMD( 反対称化分子動力学 )[1]

シェル構造・クラスター構造とも仮定しない

[1] Y. Kanada-En’yo, H. Horiuchi and A. Ono, Phys. Rev. C 52 (1995), 628.

a +16O threshold

適用例： 20Ne の励起スペクトル

Parity doublet

Kp=0I+

Kp=0-

ただし、シェル構造の混じり

も指摘されている

導入 研究目的L 粒子による核構造の変化 ( 不純物効果 ) の解明

手法 理論模型 : AMD LN 有効相互作用 : YNG 相互作用 [1]

21LNe について

Level 図Parity doublet

– Kp=0I+ バンドと Kp=0- バンドでの構造変化の違い

[1] E Y. Yamamoto, T. Motoba, H. Himeno, K. Ikeda and S. Nagata, Prog. Theor. Phys. Suppl. 117 (1994), 361.

HyperAMD

20Ne の励起スペクトル

※B(E2) ：ｒ 4 に比例する物理量

Parity doublet

B(E2) の変化をみる

21LNe ハイパー核の構造研究

a+O クラスター構造を仮定結論

– L 粒子の“ glue-like role”• 平均自乗半径の収縮

• a + 16O クラスター回転帯の束縛– Parity Coupling

導入 ( 先行研究 )

T. Yamada, K. Ikeda, H. Bandō and T. Motoba, Prog. Theor. Phys. 71 (1984), 985.

B(E2) の減少

MeV

理論的枠組み (HyperAMD[1],[2]) AMD をハイパー核に対し拡張Hamiltonian

– 拘束ポテンシャル• L 粒子の 1 粒子軌道の励起

波動関数– 1 粒子波動関数：

空間部分をガウス波束とする– L 粒子の波動関数：

ガウス波束の重ね合わせ– 全波動関数：

NLSCoulombNNN VTVVVTH NN ： Gogny 力 [3] 　

LN ： YNG 相互作用 [4]( 中心力部分 )

[1] Y. Kanada-En’yo, H. Horiuchi and A. Ono, Phys. Rev. C 52 (1995), 628.[2] H. Matsumiya, K. Tsubakihara, M. Kimura, A. Doté and A. Ohnishi, To be submitted

[3] J. Dechargé and D. Gogny, Phys. Rev. C 21(1980), 1568.[4] Y. Yamamoto, T. Motoba, H. Himeno, K. Ikeda and S. Nagata, Prog. Theor. Phys. Suppl. 117 (1994), 361.

jin

nn rA

rC det

!

1

模型の特徴1. シェル構造・クラスター構造を仮定しない

2. L 粒子の波動関数

核子と L 粒子の配位は変分により決定する

1) LN 相互作用は NN 間より弱い2) L 粒子の空間分布は s 軌道と p 軌道とで大きく異なる

ガウス波束の重ね合わせにより表現

.forbV

理論的枠組み (AMD[1],[2]) 手順

変分計算 •変分パラメータの最適化

角運動量射影

Generator Coordinate Method(GCM)•異なる AMD 波動関数の重ね合わせ•Hamiltonian の対角化

*i

i

X

H

dt

dX

0

sJMK

sK RDdJM;

MJHMJH sK

sK

JKssK

;ˆ;,

MJMJN sK

sK

JKssK

;;,

sK

sKsK

MJ MJg ;

[1] Y. Kanada-En’yo, H. Horiuchi and A. Ono, Phys. Rev. C 52 (1995), 628.[2] H. Matsumiya, K. Tsubakihara, M. Kimura, A. Doté and A. Ohnishi, To be submitted

21LNe の励起スペクトル

結果と考察

a+O クラスター

シェル

a+O クラスター

シェル a+O クラス

ターシェ

ル

非束縛 1- 状態の変化結果と考察

Yamada et al. [1](cluster model)

　 [1] T. Yamada, K. Ikeda, H. Bandō and T. Motoba, Prog. Theor. Phys. 71 (1984), 985.

a +17LO 閾

値

L 粒子の“ glue-like role” により1- 状態が束縛状態となる

a +16O threshold

a +17LO

threshold

a +16O threshold

a +17LO

threshold

AMD(present results)

Exci

tatio

n en

ergy

(MeV

)

Exci

tatio

n en

ergy

(MeV

)

Parity doublet

―Kp=0+ バンドと Kp=0- バンドにおける構造変化の違い―

21LNe の励起スペクトル

結果と考察

a+O クラスター

シェル

a+O クラスター

シェル a+O クラス

ターシェ

ル

Kp=0+(ground) band結果と考察 (B(E2) の変化 )

AMD20Ne(g.b.) 21

LNe(g.b.) 20Ne(g.b.) 21LNe(g.b.)

　 [1] T. Yamada, K. Ikeda, H. Bandō and T. Motoba, Prog. Theor. Phys. 71 (1984), 985.

Yamada et al. [1]

B(E2) の減少は 10 ～ 20% 程度であり、先行研究より小さい

[e2fm4]

Kp=0- band結果と考察 (B(E2) の変化 )

AMD

20Ne(g.b.) 21LNe(g.b.) 20Ne(g.b.) 21

LNe(g.b.)

　 [1] T. Yamada, K. Ikeda, H. Bandō and T. Motoba, Prog. Theor. Phys. 71 (1984), 985.

Yamada et al. [1]

Kp=0+ (ground) band と Kp=0- band の違いは何が原因か？

[e2fm4]

B(E2) の減少は 20% 程度であり、先行研究と同程度

結果と考察 平均自乗半径の変化平均自乗半径の変化が Kp=0I

+ band と Kp=0- band では大きく異なる

B(E2) 収縮の違いは、 ( 主に ) 半径の変化の仕方の違いが原因

“Kp=0+” and “Kp=0+⊗L” bands “Kp=0-” and “Kp=0-⊗L” bands

Kp=0- rRMS(fm) 0-×s rRMS(fm) DrRMS(fm)

(1/ 2)- 3.15 -0.11(3/ 2)- 3.15 -0.11(5/ 2)- 3.13 -0.11(7/ 2)- 3.14 -0.10(9/ 2)- 3.11 -0.12(11/ 2)- 3.11 -0.13(13/ 2)- 3.06 -0.17(15/ 2)- 3.05 -0.18

7- 3.23

20Ne 21Ne

3.27

3.24

3.235-

3-

1-

Kp=0+ rRMS(fm) 0+×s rRMS(fm)DrRMS(fm)0+ 2.97 (1/ 2)+ 2.92 -0.05

(3/ 2)+ 2.91 -0.05(5/ 2)+ 2.91 -0.05(7/ 2)+ 2.87 -0.06(9/ 2)+ 2.88 -0.04

6+ 2.87 (11/ 2)+ 2.81 -0.058+ 2.82 (15/ 2)+ 2.77 -0.04

20Ne 21Ne

2+ 2.96

4+ 2.93

まとめ まとめL 粒子による核構造の変化 ( 不純物効果 ) を調べるた

め、 HyperAMD を 21LNe に適用し、その基底・低励起状態の構

造変化を調べた。その結果、以下の点が明らかになった

– L 粒子 (s 軌道・ p 軌道 ) の付加により、 10 のバンドがつくられる• 20Ne の非束縛クラスター状態 1- の束縛

– B(E2) 収縮の度合いは、 Kp=0+ band と Kp=0- band では異なる• 平均自乗半径の変化が異なることが ( 主な ) 原因

展望L 粒子による核構造の変化の全容解明のため、他のハイパー

核の構造を調べる。– Be ハイパー同位体 , 20

LNe

20LNe ハイパー核の構造

20ΛNe の基底状態におけるパリティの逆転

19Ne ではシェル構造とクラスター構造とが共存L 粒子による収縮が大きいため、

クラスター状態が 20LNe の基底状態になる

T. Sakuda and H. Bandō, Prog. Theor. Phys. 78 (1987), 1317.

20ΛNe

1 –

BΛ =18.9MeV

0+

BΛ = 15.6MeV

0.275MeV

19Ne

1/2 +

1/2 -a + 15O クラスター構

造

(sd)3 シェル構造

パリティの逆転

Kp=2- band における平均自乗半径の変化Kp=2- band においても原子核の平均自乗半径は収縮

– 減少の仕方・・・ Kp=0I- band と同じ傾向

Kp=0+ rRMS(fm) 0+×s rRMS(fm)DrRMS(fm)0+ 2.97 (1/ 2)+ 2.92 -0.05

(3/ 2)+ 2.91 -0.05(5/ 2)+ 2.91 -0.05(7/ 2)+ 2.87 -0.06(9/ 2)+ 2.88 -0.04

6+ 2.87 (11/ 2)+ 2.81 -0.058+ 2.82 (15/ 2)+ 2.77 -0.04

20Ne 21Ne

2+ 2.96

4+ 2.93

Backups

比較：“ Kp=0+” and “Kp=0+⊗L” bands

Kp=2- rRMS(fm) 2-×s rRMS(fm)DrRMS(fm)2- 2.98 (3/ 2)- 2.93 -0.053- 2.97 (5/ 2)- 2.93 -0.044- 2.96 (7/ 2)- 2.91 -0.055- 2.95 (9/ 2)- 2.90 -0.056- 2.94 (11/ 2)- 2.89 -0.05

21Ne20Ne

“Kp=2-” and “Kp=2-⊗L” bands

Backups 20Ne の基底回転帯Kp=0I

+ band と Kp=0- band ・・・ parity doubletKp=0I

+ (ground) band– 高い角運動量状態での a + O クラスター構造の壊れ [1]

　 [1] M. Kimura, Phys. Rev. C69 (2004), 044319.

20Ne (g.b.)20Ne (g.b.)

21LNe (g.b.)