PHITSの負ミューオン原子核捕獲反応モデルの改良

Improvement of interaction model of PHITS for negative muon captured by nucleus

安部 晋一郎   

Abe, Shinichiro

近年、ミューオンが起こす物理現象のうち、負ミューオン原子核捕獲反応の基礎科学や応用科学への適用可能性が注目されている。これまでの研究で、負ミューオン原子核捕獲反応モデルを構築し、放射線輸送計算コードPHITSへ実装した。しかし、最近得られた生成二次イオン測定値とPHITS計算値との比較より、高エネルギー軽二次イオン放出や陽子に対する重陽子の生成量をPHITSは過小評価することが分かった。そこで本研究では、PHITSの負ミューオン原子核捕獲反応モデルの改良のために、JQMDモデルに表面合体モデル(Surface Coalescence Model: SCM)を実装するとともに、負ミューオン原子核捕獲反応モデルで用いる励起関数にメソン交換の寄与を導入した。これにより、シリコン標的への負ミューオン照射からの高エネルギー陽子,重陽子,三重陽子放出および陽子に対する重陽子の生成量の記述の改善が得られた。

Recently, negative muon capture reactions with nucleus have attracted attention for their applicability to basic and applied physics. In our previous study, we have constructed the negative muon capture reaction model and implemented it in the particle and heavy ion transport code system (PHITS). However, by comparison with the recently obtained experimental data, it was found that PHITS underestimates the high energy emissions of light charged particles and the production ratio of protons and deuterons. In this study, the surface coalescence model was implemented in the JQMD model. In addition, the contribution of meson exchange current was considered in the excitation function for negative muon capture reaction. The modified negative muon capture reaction model shows the improvement for high energy emissions of protons, deuterons and tritons from the negative muon capture reaction with silicon. Moreover, the modified model also reproduce the production ratio of protons and deuterons well.