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3つの陽子の間にはたらく三体力にアプローチする

 
原子核から中性子星まで、統一的な理解にむけて

公開日:2021.04.26

 

研究成果 Physics & Chemistry

【発表のポイント】

  • 原子核そのもの、原子核が深く関与する宇宙・天文の諸現象を説明するには、三体力と呼ばれる新しい核力の理解が不可欠。
  • 三つの陽子の間に働く三体力にアプローチする実験手法の開発に成功。
  • 陽子とヘリウム3原子核の散乱事象の高精度測定から得られた成果。
  • 原子核から中性子星まで、極めて予言能力の高い核力の完成に向けた重要なステップ。

【概要】
 湯川秀樹が提唱した原子核を構成する力「核力」は陽子と中性子の間に働く二体力でした。今「三体力」と呼ばれる核力の情報が、重たい中性子星や中性子過剰なエキゾティック原子核を理解するために必要なインプットとして求められています。東北大学大学院理学研究科 関口仁子准教授、渡邉跡武特任助教らによる共同研究グループは、陽子とヘリウム3原子核の高精度散乱実験を行い、実験的な証拠を掴むのが難しいとされてきた3つの陽子の間に働く三体力にアプローチする手法の開発に成功しました。本研究は、同グループが開発した偏極ヘリウム3装置と東北大学サイクロトロン・ラジオアイソトープセンター、大阪大学核物理研究センター、理化学研究所小型中性子源の各加速器施設を駆使して展開されました。
 研究成果は、米国物理学会誌Physical Review Cの注目論文(editors’ suggestion)に選ばれ、令和3年4月12日(米国東部時間)にオンライン公開されました。

図1:陽子とヘリウム3原子核(陽子数2、中性子数1)による散乱(p-3He散乱)の模式図。

図2:今回測定した陽子-3He散乱の断面積の散乱角度分布。赤い点が実験値。測定誤差は点の大きさより小さい。黒実線が二体力のみを考慮した理論計算。断面積が最小値となる角度で実験値と理論計算に顕著な差が見られる。陽子-3He散乱ではΔ励起を伴う三体力の効果(図の破線)は小さい。

論文情報

タイトル:
著者名:
Atomu Watanabe, Shinnosuke Nakai, Kimiko Sekiguchi, Masatoshi Itoh, Kenjiro Miki, Takashi Ino, Kichiji Hatanaka, Atsushi Tamii, Yoshie Otake, Hideyuki Sakai, Yukie Maeda, Tomotsugu Wakasa 他 
掲載誌:
Physical Review C 誌 
DOI:
10.1103/PhysRevC.103.044001