「ハイパーアクチノイド核分裂の応用と可能性」

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1 「ハイパーアクチノイド核分裂の応用と可能性」
湊　太志1、　千葉　敏1、　萩野　浩一2 JAEA 東北大学理学研究科物理学専攻 １．Λ粒子による原子核の構造の変化 ２．ハイパーアクチノイド核 ３．平均場理論によるΛハイパー核の研究 ４．239ΛUの核分裂 ５．まとめと今後

2 ハイパー核の構造 α α p n p Λ n Shrinkage B(E2; 6Li) = 10.9 ± 0.9 e2 fm4
T. Motoba, H. Bando, and K. Ikeda, Prog. Theor. Phys. 70, (1983) 189. E. Hiyama et al., Phys. Rev. C 53, (1996) 2075.Phys. Rev. C 59, (1999) 2351. K. Tanida et al., Phys. Rev. Lett., 86 (2001) 1982. p α n etc. p α Λ n B(E2; 6Li) = 10.9 ± 0.9 e2 fm4 B(E2; 5/2+  1/2+) = 3.6 ± e2 fm4 etc. Shrinkage ■　他のΛ粒子を加えると変形度が変化する例 (Relativistic Mean Field Theory) Phys. Rev. C 78, (2008) , Myaing Thi Win and K. Hagino

3 ハイパー アクチノイド核 Λハイパー核の核分裂の研究 変形に対する Impurity Effect が報告されているのは軽い原子核で数例のみ
ハイパー　アクチノイド核 変形に対する Impurity Effect が報告されているのは軽い原子核で数例のみ 実験では7ΛLiだけ 約200個の核子に対し、1個のΛ粒子では影響がほとんど無いのではないか？ Λハイパー核の核分裂の研究 T.A.Armstrong, J.P.Bocquet, G.Ericsson, et al. Phys. Rev. C 47 (1993) 1957. 理論計算（Woods-Saxon potential, 統計モデル) H.J. Krappe and V.V. Pashkevich, Phys. Rev. C 53　(1996) 1025. F.F. Karpeshin, C.G. Koutroulos, M.E. Grypeos, Nucl. Phys. A595 (1995) 209 H.J. Krappe and V.V. Pashkevich, Phys. Rev. C 47 (1993) 1970. 核分裂バリアは調べられていない テスト計算の依頼 ⇒ Myaing さん（東北大学） Relativistic Mean Field (RMF)法 極小値と極大値に200 keV程度の差 ⇒ 計算をしてみることに ( Skyrme-Hartree-Fock法)

4 平均場理論によるハイパー核の研究 Relativistic Mean Field (RMF) Theory
1. X.-R. Zhou, H.-J. Schulze, H. Sagawa, C.-X. Wu, and E.-G. Zhao, Phys. Rev. C 76, (2007). 2. J. Mares and J. Zofka, Z. Phys. A 333, 209 (1989); 345, 47 (1993). 3. M. Rufa, J. Schaffner, J. Maruhn, H. St¨ocker, W. Greiner, and 4. P.-G. Reinhard, Phys. Rev. C 42, 2469 (1990). 5. N. K. Glendenning, D. Von-Eiff, M. Haft, H. Lenske, and M. K. Weigel, Phys. Rev. C 48, 889 (1993). 6. J. Mares and B. K. Jennings, Phys. Rev. C 49, 2472 (1994). 7. Y. Sugahara and H. Toki, Prog. Theor. Phys. 92, 803 (1994). 8. D. Vretenar,W. P¨oschl, G. A. Lalazissis, and P. Ring, Phys. Rev. C 57, R1060 (1998). 9. H. F. L¨u, J. Meng, S. Q. Zhang, and S.-G. Zhou, Eur. Phys. J. A 17, 19 (2003). 10. H. Shen, F. Yang, and H. Toki, Prog. Theor. Phys. 115, 325 (2006). 11. Myaing, and K. Hagino Phys. Rev. C 79 (2009) Skyrme-Hartree-Fock (SHF) Method 1. M. Rayet, Nucl. Phys. A367 (1981) 381; Ann. of Phys. 102 (1976) 226. 2. Y. Yamamoto, H. Bando, and J. Zofka, Prog. Theor. Phys. 80, (1988) 757. 3. Y. Yamamato, H. Bando, Prog. Theor. Phys. 83, (1990) 254. 4. D.E. Lanskoy and Y. Yamamoto, Phys. Rev. C 55, (1997) 2330. 5. D.E. Lanskoy, Phys. Rev. C 58, (1998) 3351. 6. J. Cugnon, A. Lejeune, and H.-J. Schulze, Phys. Rev. C 62 (2000) 7. I. Vida˜na, A. Polls, A. Ramos, and H.-J. Schulze, Phys. Rev. C 64 (2001) SHF : 核分裂の計算に広く応用 メリット 　波動関数 in Self-Consistent Potential ⇔ 現象論的Woods-Saxon 核分裂する時のコア原子核中での Λ粒子の動き

5 ΛＮ、ΛＮＮ相互作用 Skyrme型相互作用 ■ΛＮ interaction ■ΛＮＮ interaction
M. Rayet, Nucl. Phys. A367 (1981) 381; Ann. of Phys. 102 (1976) 226. ■ΛＮ interaction ■ΛＮＮ interaction p, nのwave func. ＮＮ N-Λ Λのwave func. Λ-Ｎ

6 r ｚ z軸非対称を仮定 相互作用パラメーター NN間 : SkM* ΛN間 : 対相関 ■pp, nn間 初期値 を波動関数に与え、
四重極モーメント 初期値　　　 を波動関数に与え、 Q2-Q3平面上の最低エネルギーを探す 相互作用パラメーター NN間 : SkM* J. Bartel, P. Quentin et al. Nucl. Phys. A635 (1982) 231. ΛN間 : 5ΛHeのB (MeV), m* in nuclear matter, 4ΛHe の基底と1+エネルギー Y. Yamamoto, H. Bando, and J. Zofka, Prog. Theor. Phys. 80, (1988) 757. 209ΛPbのB (MeV)に最適化 他のΛＮパラメーターでも結果に大きな差異はない 対相関 ■pp, nn間 238Uの半実験的Δを再現するように決める

7 FISSION ハイパーアクチノイドの崩壊 N’ N non-mesonic weak decay decay to
the lowest state remain at a high level ガンマ線 Λ Λ Λ FISSION

8 Λ粒子が一番低いエネルギー状態にある場合
Λ at the lowest state Λ 研究対象とした 原子核 239ΛU 仮定： Λ は断熱的に原子核中を移動する

9 核分裂バリア 基底状態の変形度は変化なし 0.27 MeV↑ 0.30 MeV↑

10 核分裂バリア上昇？ コアのエネルギー Λ のエネルギー バリアが高くなるのは、 Λ粒子が片方の分裂片に移動するのに 必要なエネルギーと関連
核分裂バリアは一般的に 基底状態(g.s.)と鞍点(s.p.)でのエネルギー差で定義 コアのエネルギー Λ のエネルギー コアの原子核はΛ粒子が入っても エネルギー曲線に変化がほとんどない バリアが高くなるのは、 Λ粒子が片方の分裂片に移動するのに 必要なエネルギーと関連 ΔEΛ = 0.25 MeV (ΔBf = 0.27 MeV)

11 密度分布の変化とΛの動き 基底状態 準安定点 外側バリア上 Q2=200 (barn) Λは重い分裂片側に引き寄せられる

12 Λ粒子による核分裂片の密度変化 239ΛUのコア 238U 238U Λがある分裂片は質量が増す 　 　(ない)　　　　　　　　　 (減る)

13 Λ粒子が高い励起状態にある場合 Λ at a high level 仮定： 1. Λ は断熱的に原子核中を移動する
　　　　2. 準位間の遷移を考慮しない

14 核分裂バリア Λ粒子が高い状態にあるので片方の分裂片に容易に移動できる 　　⇒バリアの高さが低くなる

15 Λ粒子の動き at Q2=200 barn Λが一番低いエネルギー 状態にいるとき Λが引き寄せられる方向はΛのいる準位しだい

16 各々の一粒子準位は 最終的にどちらかの 分裂原子核の 一粒子準位になる 一番低い状態にいる 場合は必ず重い方へ⇒ 一番低いエネルギー状態に いるときのΛ波動関数 完全な分裂をさせるためには数値的な問題が現在ある⇒課題

17 まとめ 239ΛUの核分裂バリアをSkyrme-Hartree-Fock法を用いて計算し、238Uと比較 Λが最低エネルギー状態にあるとき
（Λ粒子が断熱的に原子核中を移動することを仮定） Λが最低エネルギー状態にあるとき 変形度　　　　　：　Λ粒子を入れても変化なし 核分裂バリア　：　内側 Bf : 0.27 MeV↑　　外側 Bf : 0.30 MeV↑ バリアが高くなるのは、Λ粒子が片方の分裂片に移動するために必要なエネルギーと関連 Λは重い分裂片側に引き寄せられる Λがある分裂片は質量が増す 　 　(ない)　　　　　　　　　 (減る) Λが高いエネルギー状態にあるとき 核分裂バリア　：　Λ粒子のいる準位に依る Λが引き寄せられる分裂片もまたΛがいる準位に依る

18 今後の課題 準位間の遷移を考慮 完全な分裂まで（数値計算の問題？） Λ は断熱的に移動して、 準位間を移動しない
核分裂のメカニズム解明にもつながる 完全な分裂まで（数値計算の問題？）

19 応用と可能性  千葉さん Acknowlegment Myaing Thi Win, K. Nakagawa E. Hiyama
S. Hirenzaki 応用と可能性  千葉さん

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