1粒子波動関数に基づく運動量分布を利用したPHITSにおける核内カスケードモデルの改良

Improvement of intra-nuclear cascade model implemented in PHITS using momentum distribution based on one-particle wave functions

橋本 慎太郎  ; 佐藤 達彦   

Hashimoto, Shintaro; Sato, Tatsuhiko

PHITSに組み込まれた核内カスケードモデルINCLは、数10MeVから数GeVの核子が引き起こす様々な核反応を精度良く記述する。しかし、入射粒子が標的中の陽子をはじき出すノックアウト反応を過大評価する傾向があり、これが標的表面にある陽子の運動量分布に原因があると指摘されていた。そこで、PHITSによる計算精度を向上させるために、標的の外殻核子を1粒子波動関数で記述し、その空間分布をフーリエ変換して求めた運動量分布を導入した。従来のINCLでは表面核子が高い運動量に偏った分布をもっていたが、1粒子波動関数を基にした分布の導入により、高運動量成分が減少してノックアウト反応が抑制されるようになった。本改良の結果、陽子入射時の陽子ノックアウト反応を再現することを確認しており、PHITSによる計算結果の信頼性を向上させることが期待される。

Intra-nuclear cascade model INCL implemented in PHITS can describe various processes occurred by proton-induced reactions at energies of between 10MeV and several GeV. However, INCL overestimate experimental data of proton-knockout reactions. It was pointed out that description of momentum distribution of protons at target surfaces in INCL causes the overestimation. In this study, we improved the momentum distribution by using results of Fourier transformation of simple-particle wave functions. We changed only the component of nucleons in the outer core. In the default INCL, the distribution of surface nucleons has a large component in the high-momentum region. On the other hand, introducing the single-particle model decreases the high-momentum component and suppresses the knockout reaction. By this improvement, INCL can reproduce the data very well. It is expected that PHITS with the improved model gives accurate results of the knockout reaction.