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量子古典対応で探る原子核のかたち

原子核の構造、特に原子核がその種類によってかたちを変化させる仕組みを理論的に解析しています。原子核にはその小さな領域に数個~百数十個の核子(陽子および中性子)が核力という強い力によって閉じ込められているにもかかわらず、ひとつひとつの核子が、核力の平均ポテンシャル内を別々に独立な運動をするという描像がよく成り立つことが知られています。この運動を量子化したエネルギースペクトルの分布には周期的なパターン(殻構造)が見られ、それが原子核に、元素の周期律に似た性質をもたらします。この殻構造の起源について、量子スペクトルを古典周期軌道の性質で表す半古典周期軌道理論により調べています。殻構造は平均ポテンシャルの形、すなわち原子核の形の影響を強く受け、これが核子数の違いによる変形の多様性の起源となります。変形したポテンシャルの中にどのような周期軌道が存在するかにより殻構造の性質が分かり、そのことが原子核変形の本質的理解につながると考えて研究を進めています。

基礎類|教授

在田 謙一郎(アリタ ケンイチロウ)

ARITA Kenichiro


キーワード

原子核変形
周期軌道理論
量子カオス

担当分野・プログラム

研究区分

素粒子、原子核、宇宙物理学

研究テーマ

  • 有限フェルミ多体系基底状態のエキゾチック変形
  • 周期軌道理論による有限フェルミ多体系シェル構造の分析
  • スピン-軌道結合系の量子古典対応

メッセージ

原子核は、それを構成する核子の数のわずかな違いによりその性質が大きく変化する、量子力学の応用対象として極めて興味深い系です。それぞれの核子が平均場ポテンシャルの器の中を個別に動き回っているとする見方により原子核の性質がよく説明される事実もインパクトがあり、量子物理の不思議さ面白さ、奥深さを物語っています。量子力学はミクロな現象を精密に記述しますが、その量子論的性質にしばしば現れる規則的なパターンの原因については、量子スペクトルを古典周期軌道の性質を結びつける量子古典対応の手法を経なくては説明することができません。原子核をはじめとする量子多体系の物理現象に潜む規則性、系統性とその起源を量子古典対応の理論によって解き明かし、自然の摂理にせまっていきます。