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角田 直文*; 大塚 孝治; 高柳 和雄*; 清水 則孝*; 鈴木 俊夫*; 宇都野 穣; 吉田 聡太*; 上野 秀樹*
Nature, 587, p.66 - 71, 2020/11
被引用回数：1与えられた陽子数に対し、どれだけの中性子数の原子核が存在可能であるかという問いは、原子核物理における最も基本的な問題の一つである。原子核は独立粒子描像がよく成り立つため、従来は陽子数で決まるポテンシャルが作る束縛状態の個数で決まると考えられてきた。この研究では、最近実験で確定した、フッ素からナトリウムに対する中性子ドリップ線(最も中性子数の多い同位体)を、核力から出発した第一原理的な大規模殻模型計算によって再現し、そのメカニズムを理論的に解析した。ハミルトニアンを単極相互作用と多重極相互作用に分解し、さらに多重極相互作用を対相互作用と残りの部分に分け、基底状態におけるそれぞれの項の寄与を調べた。その結果、多重極相互作用の変形エネルギーに相当する部分が中性子ドリップ線を決めるのに非常に重要な役割を果たしていることがわかった。すなわち、中性子数が増えていくと徐々に変形エネルギーが増大するものの、ある中性子数でそれが飽和し、その後は減少していくが、その減少過程で中性子ドリップ線が決まるというシナリオである。本研究は、ドリップ線に対する新しい見方を与え、天体中の元素合成過程の理解に重要な貢献をすることが期待される。
decay" of 
C as an anti-LeSGT transition藤田 佳孝*; 宇都野 穣; 藤田 浩彦*
European Physical Journal A, 56(5), p.138_1 - 138_8, 2020/05
被引用回数：0 パーセンタイル：100(Physics, Nuclear)Cは半減期が約5700年と極めて長いことが知られており、その性質は年代測定に利用されている。CからNへのベータ崩壊は、スピンパリティ差が
の許容遷移であるにも関わらず、
値が9を超え、遷移が極めて抑制されている。その核構造的起源を解き明かすため、Cを
殻の2空孔状態とした殻模型に基づいた議論を行った。非常に興味深いことに、2粒子状態の基底状態へのベータ崩壊行列要素は非常に大きく、2空孔状態の行列要素はゼロに近くなる。2粒子状態については、1番目のへ強く遷移(LeSGTと呼ぶ)し、2番目のへは弱く遷移(anti-LeSGTと呼ぶ)するが、2空孔状態についてはその逆で、1番目のへは弱く、2番目のへは強いという逆転関係があることがわかった。この粒子・空孔状態間の非対称性は、二体力の行列要素の符号によって理解されることがわかった。
isomeric state in 
LaLaskar, Md. S. R.*; Palit, R.*; Mishra, S. N.*; 清水 則孝*; 宇都野 穣; 井手口 栄治*; Garg, U.*; Biswas, S.*; Babra, F. S.*; Gala, R.*; et al.
Physical Review C, 101(3), p.034315_1 - 034315_8, 2020/03
被引用回数：1 パーセンタイル：30.54(Physics, Nuclear)質量数130領域の中重核では、カイラルバンドなどの新規な集団運動が出現するメカニズムとして、
軌道が重要な役割を果たしていると考えられている。その一粒子状態と集団運動状態との相互作用を調べるため、Laのアイソマー状態の
因子と四重極モーメントをタタ基礎科学研究所にて測定した。得られた因子は
、四重極モーメントの大きさは、
だった。測定された四重極モーメントから四重極変形度
を導き出した。これらの実験値を大規模殻模型計算と比較した結果、Laのアイソマー状態は、中程度のプロレート変形したコアに軌道の陽子が結合した状態であることがわかり、この領域の準位を得る大きな手がかりを得た。
energy splitting in odd-K isotopes towards 
Sun, Y. L.*; Obertelli, A.*; Doornenbal, P.*; Barbieri, C.*; 茶園 亮樹*; Duguet, T.*; Liu, H. N.*; Navr
til, P.*; Nowacki, F.*; 緒方 一介*; et al.
Physics Letters B, 802, p.135215_1 - 135215_7, 2020/03
被引用回数：2 パーセンタイル：13.44(Astronomy & Astrophysics)カリウムは陽子数が19であるため、その
, 
状態はそれぞれ陽子の
, 
軌道の空孔状態によって支配されている。その中性子数を
から増やすとこの2つの準位のエネルギー差は大きく変化することが知られており、中性子過剰核における殻進化と呼ばれる現象のプロトタイプとなっている。これまでは
まで知られていたが、この研究では、理化学研究所RIビームファクトリーにて、カルシウム同位体からの陽子ノックアウト反応によって
Kの励起状態を生成し、そこからの脱励起ガンマ線を測定することによって、
におけるを測定することに成功した。歪曲波インパルス近似計算と実験で得られた断面積の比較から、, 状態は空孔状態によって支配されていることを確かめた。の値は
で最小となり、そこから中性子数を増やすとともに増大することがわかった。これは、中心力とテンソル力による殻進化描像にしたがった振る舞いである。
大塚 孝治*; Gade, A.*; Sorlin, O.*; 鈴木 俊夫*; 宇都野 穣
Reviews of Modern Physics, 92(1), p.015002_1 - 015002_52, 2020/03
被引用回数：15 パーセンタイル：4.42(Physics, Multidisciplinary)魔法数によって特徴づけられる原子核の殻構造は、長らく陽子数, 中性子数によらずほぼ不変であると考えられてきたが、近年、不安定核ビーム実験の著しい進展により、極めて中性子過剰核では安定核では見られなかった魔法数が出現するなど、殻構造が陽子数, 中性子数に応じて動的に変化することが明らかになった。本レビュー論文は、不安定核の殻構造研究に業績のある理論, 実験研究者によって、その理論的な基礎と最近の実験の進展をまとめたものである。殻構造の変化の源となるモノポール相互作用の定義など、従来の文献でははっきりと書かれてこなかった事項も含め、詳しく説明した。
清水 則孝*; 水崎 高浩*; 宇都野 穣; 角田 佑介*
Computer Physics Communications, 244, p.372 - 384, 2019/11
被引用回数：16 パーセンタイル：3.15(Computer Science, Interdisciplinary Applications)大規模殻模型計算において、ハミルトニアン行列を対角化するため、ランチョス法は広く用いられている。しかし、必要な固有状態の数が増えるにつれ、保存すべきランチョスベクトルの数が増大し、メモリを圧迫するとともに再直交化に要する計算時間が増えるという数値計算上の問題点があった。この研究では、必要な固有状態の数が多い場合において、シック・リスタート法とブロックアルゴリズムを取り入れたランチョス法によって、より効率的な計算が可能になったことを示した。
Ca corroborates arising 
neutron magic numberChen, S.*; Lee, J.*; Doornenbal, P.*; Obertelli, A.*; Barbieri, C.*; 茶園 亮樹*; Navrtil, P.*; 緒方 一介*; 大塚 孝治*; Raimondi, F.*; et al.
Physical Review Letters, 123(14), p.142501_1 - 142501_7, 2019/10
被引用回数：8 パーセンタイル：16.18(Physics, Multidisciplinary)Caでは中性子魔法数34が現れると考えられているが、その直接的な実験的証拠を得るため、Caからの中性子ノックアウト反応Ca(
)
Caによって生成される状態を理化学研究所のRI Beam Factoryによって調べた。基底状態および2.2MeVの励起状態が強く生成され、1.7MeVの励起状態の生成量は小さかった。Caの運動量分布から、基底状態および2.2MeVの励起状態は軌道の中性子を叩き出して得られた状態であることが明らかになった。DWIA計算によって得られた分光学的因子から、Caは軌道がほぼ完全に占有された閉殻構造を持つことが明らかになり、中性子魔法数34の出現が確実なものとなった。
O(
He,
)F reaction; Identification of the low-energy "super" -Gamow-Teller state藤田 浩彦*; 藤田 佳孝*; 宇都野 穣; 吉田 賢市*; 足立 竜也*; Algora, A.*; Csatl
s, M.*; Deaven, J. M.*; Estevez-Aguado, E.*; Guess, C. J.*; et al.
Physical Review C, 100(3), p.034618_1 - 034618_13, 2019/09
被引用回数：1 パーセンタイル：63.02(Physics, Nuclear)大阪大学のリングサイクロトロンにてO(He,)F反応実験を行い、その荷電交換反応の断面積から、
のガモフテラー遷移分布
の励起エネルギー分布を測定した。その結果、Fの基底状態へのが3.1と非常に大きく、その他の励起状態への遷移強度は小さいことがわかった。この実験結果を大規模殻模型計算や乱雑位相近似計算と比較し、基底状態への強い遷移が理論計算によってよく説明されることがわかった。
Ba and high-spin structure of 
BaKaya, L.*; Vogt, A.*; Reiter, P.*; Siciliano, M.*; 清水 則孝*; 宇都野 穣; Wang, H.-K.*; Gargano, A.*; Coraggio, L.*; Itaco, N.*; et al.
Physical Review C, 100(2), p.024323_1 - 024323_18, 2019/08
被引用回数：2 パーセンタイル：63.02(Physics, Nuclear)
Baの高スピン状態を
および
反応によって生成し、そこからの脱励起ガンマ線を観測した。Baの1942keVのアイソマーの寿命を66.6(20)nsと決定し、Baの
よりの高スピン状態を見つけた。この結果を殻模型計算と比較し、Baのと
の間隔やと
の間隔が広がるなどの特徴が計算によってよく再現できることがわかった。
decay of 
= +
isotopes 
Al and 
Si; Understanding Gamow-Teller strength distribution in neutron-rich nucleiAbromeit, B.*; Tripathi, V.*; Crawford, H. L.*; Liddick, S. N.*; 吉田 聡太*; 宇都野 穣; Bender, P. C.*; Crider, B. P.*; Dungan, R.*; Fallon, P.*; et al.
Physical Review C, 100(1), p.014323_1 - 014323_14, 2019/07
被引用回数：0 パーセンタイル：100(Physics, Nuclear)中性子過剰核Al, Siとその娘核からのベータ崩壊をミシガン州立大学の国立超伝導サイクロトロン研究所において調べた。ベータ崩壊で得られた準位構造を大規模殻模型計算と比較し、実験と理論の良い一致が得られることがわかった。さらに、脱励起ガンマ線の強度から、それぞれの準位にベータ遷移する強度を表す値を引き出した。これら奇核のベータ崩壊で得られた低励起状態への値は偶偶核からのものよりも強くフラグメントしていることがわかった。これは、大規模殻模型計算で予言されたガモフテラー遷移強度の分布に対する一般的傾向に合致した結果である。
Ne by proton knockout reactionsMurray, I.*; MacCormick, M.*; Bazin, D.*; Doornenbal, P.*; 青井 考*; 馬場 秀忠*; Crawford, H. L.*; Fallon, P.*; Li, K.*; Lee, J.*; et al.
Physical Review C, 99(1), p.011302_1 - 011302_7, 2019/01
被引用回数：4 パーセンタイル：27.46(Physics, Nuclear)理化学研究所のRI Beam Factory(RIBF)にて中性子過剰核Neの低励起状態を1陽子あるいは2陽子ノックアウト反応によって生成し、そこからの脱励起ガンマ線の測定によって、エネルギー準位を構築した。1410(15)keVのガンマ線を初めて測定し、反応断面積の系統性などから
から
への遷移に対応すると提案した。既に知られている準位を用いて、との励起エネルギー比2.99(6)が得られた。この値は、回転スペクトルの値に近く、Neは強く変形していることがわかった。この実験結果は、大規模殻模型計算の結果とよく一致した。
-factor measurement of the 2738 keV isomer in 
LaLaskar, Md. S. R.*; Saha, S.*; Palit, R.*; Mishra, S. N.*; 清水 則孝*; 宇都野 穣; 井手口 栄治*; Naik, Z.*; Babra, F. S.*; Biswas, S.*; et al.
Physical Review C, 99(1), p.014308_1 - 014308_6, 2019/01
被引用回数：4 パーセンタイル：18.92(Physics, Nuclear)タタ基礎物理学研究所の重イオン加速器にて、
B(
Te, 4n)La反応によってLaの励起状態を生成し、2738keVにあるアイソマーの因子を時間微分型摂動角分布(TDPAD)法によって測定した。得られた因子の値は
であった。このアイソマーの核構造を理解するため、Laに対し、大規模殻模型計算を行った。殻模型計算は低励起状態のバンド構造を非常によく再現し、2738keVのアイソマーのスピンパリティは
であることを強く示唆する結果が得られた。このアイソマーは、Baの
に
軌道にいる陽子が結合してできる配位が主であると解釈された。
state of 
Al; Investigation on the neutron 
excitation across in the island of inversionXu, Z. Y.*; Heylen, H.*; 旭 耕一郎*; Boulay, F.*; Daugas, J. M.*; de Groote, R. P.*; Gins, W.*; Kamalou, O.*; Koszor
s, 
.*; Lykiardopoupou, M.*; et al.
Physics Letters B, 782, p.619 - 626, 2018/07
被引用回数：3 パーセンタイル：78.75(Astronomy & Astrophysics)GANIL研究所において、
Sからのフラグメンテーション反応によって中性子過剰核Alにおける核異性体である状態を生成し、その磁気双極子モーメントと電気的四重極モーメント(Qモーメント)をそれぞれ-NMR法および-NQR法を用いて測定した。この状態は中性子数20の殻ギャップを越えて励起したものであり、その性質を実験的に押さえることは、この原子核の周辺で知られている逆転の島(基底状態で既に殻ギャップを越えた励起が起こるとされる原子核の一団)の発現のメカニズムを解明するための有益な情報を与える。測定されたg因子の絶対値は
、Qモーメントの絶対値は38(5)mbとなった。これらの値は、大規模殻模型計算による予言値に近く、模型の高い記述能力を確かめることができた。
-decay properties and Gamow-Teller strength distributions in 
neutron-rich nuclei吉田 聡太*; 宇都野 穣; 清水 則孝*; 大塚 孝治*
Physical Review C, 97(5), p.054321_1 - 054321_17, 2018/05
被引用回数：10 パーセンタイル：15.06(Physics, Nuclear)陽子数が13から18まで、中性子数が22から34までの78核種のベータ崩壊半減期及び遅発中性子放出確率を大規模殻模型計算によって求めた。これらは非常に中性子過剰な原子核であるため、実験データが限られており、また、速い元素合成過程の理解に重要な性質である。そのうち実験データがある47核種の半減期を非常によく再現することを示した。これらのベータ崩壊の性質については、核構造の観点からはガモフテラー遷移強度分布が重要となる。ガモフテラー遷移強度分布を詳しく調べた結果、半減期に対して特に重要な低励起状態への強度分布に核子数の偶奇性が強く現れることがわかった。陽子中性子対相関がその性質を支配していることを計算により示した。
Sc and development of the subshell closureSteppenbeck, D.*; 武内 聡*; 青井 考*; Doornenbal, P.*; 松下 昌史*; Wang, H.*; 馬場 秀忠*; 郷 慎太郎*; Holt, J. D.*; Lee, J.*; et al.
Physical Review C, 96(6), p.064310_1 - 064310_10, 2017/12
被引用回数：8 パーセンタイル：25.68(Physics, Nuclear)理化学研究所のRIBFにて、中性子過剰核Scの励起状態を
Tiからの1陽子ノックアウト反応およびScの非弾性散乱によって生成し、そこからの脱励起
線を観測することによってエネルギー準位を得た。その結果、第一励起状態が695keVと低く現れることがわかった。Caで知られているように中性子数34の閉殻構造が成り立っているとすると、第一励起状態は約2MeVと高く現れるはずであり、この結果はScでは中性子数34の新魔法数が消滅していることを示している。殻模型計算でもこの結果は得られ、中性子数34の殻ギャップが陽子数に応じて強く変化していることがその原因であることがわかった。
shell; Lifetime measurements in 
ZnQueiser, M.*; Vogt, A.*; Seidlitz, M.*; Reiter, P.*; 富樫 智章*; 清水 則孝*; 宇都野 穣; 大塚 孝治*; 本間 道雄*; Petkov, P.*; et al.
Physical Review C, 96(4), p.044313_1 - 044313_13, 2017/10
被引用回数：2 パーセンタイル：68.77(Physics, Nuclear)ケルン大学のタンデム加速器にてZnの励起状態を核融合反応および核子移行反応によって生成し、そのいくつかの脱励起線を放出する寿命を測定した。そこから電磁遷移強度を得た。殻内の配位が主である負パリティ状態間の遷移に加え、殻から
殻へ中性子が励起した配位をもつ正パリティ間の
遷移強度を得ることにも成功した。これらの正パリティ状態は、以前はオブレート変形しているとも考えられていたが、実験で得られた遷移強度を大規模殻模型計算の結果と比較することによって、プロレート変形を持つことが明らかとなった。
-ray spectroscopy of 
Mg via knockout reactions at intermediate energies籾山 悟至*; Doornenbal, P.*; Scheit, H.*; 武内 聡*; 新倉 潤*; 青井 考*; Li, K.*; 松下 昌史*; Steppenbeck, D.*; Wang, H.*; et al.
Physical Review C, 96(3), p.034328_1 - 034328_8, 2017/09
被引用回数：2 パーセンタイル：68.77(Physics, Nuclear)理化学研究所の不安定核実験施設RIBFにて、中性子過剰核Mgの励起状態をMgおよびAlからのノックアウト反応によって生成し、そこからの脱励起線を観測した。Mgは中性子数20魔法数が消滅するとされる「逆転の島」と呼ばれる領域に含まれると考えられており、また、奇核であることから、一粒子状態と集団的状態が結合した興味深い核構造が出現すると期待されている。この実験によって、206keV, 443keV, 616keV, 670keVの4本の線を観測し、これらを全て基底状態へ脱励起する線であると仮定して励起準位を構成した。この準位構造、ノックアウト反応の断面積、移行運動量分布を殻模型計算および反対称化分子動力学計算と比較した。二つの計算は、基底状態近傍の高い準位密度などいくつかの特徴的な核構造を再現することに成功し、Mgは「逆転の島」に含まれるという描像と無矛盾であることがわかった。
Al via Coulomb breakupChakraborty, S.*; Datta, U.*; Aumann, T.*; Beceiro-Novo, S.*; Boretzky, K.*; Caesar, C.*; Carlson, B. V.*; Catford, W. N.*; Chartier, M.*; Cortina-Gil, D.*; et al.
Physical Review C, 96(3), p.034301_1 - 034301_9, 2017/09
被引用回数：0 パーセンタイル：100(Physics, Nuclear)GSIのLAND-FRSセットアップを用いて、Alの基底状態配位をクーロン分解反応によって調べた。そこで得られた包括的断面積は78(13)mbとなった。単一粒子模型によるクーロン分解反応断面積を大規模殻模型計算によるAl+1中性子系の分光学的因子と組み合わせることによって得られた理論計算の断面積を実験値と比較した。その結果、殻模型計算では
軌道の寄与をいくらか過大評価し、軌道の寄与を過小評価していることがわかった。これは、Alの基底状態において中性子数28の殻ギャップが著しく縮まっており、それによって、
殻を占める最後の2個の中性子軌道が軌道をより多く占有しているためであると考えられる。
清水 則孝*; 阿部 喬*; 本間 道雄*; 大塚 孝治*; 富樫 智章*; 角田 佑介*; 宇都野 穣; 吉田 亨*
Physica Scripta, 92(6), p.063001_1 - 063001_19, 2017/06
被引用回数：11 パーセンタイル：24.69(Physics, Multidisciplinary)モンテカルロ殻模型の手法およびその応用について概説する。モンテカルロ殻模型は、効率的に多体基底を生成することによって、従来の直接対角化では計算不可能だった物理系に対する殻模型計算を目指した手法である。このレビュー論文では、モンテカルロ殻模型のここ10年以内の発展をまとめた。手法面では、エネルギー分散を用いた外挿による厳密解の推定法や共役勾配法の導入による効率的な基底生成など、数値計算面では、より効率的な並列化や計算機の実効性能を高める数値計算アルゴリズムなどについて概説する。最近の応用としては、非常に大きな模型空間が必要な第一原理計算および中性子過剰なニッケル領域とジルコニウム領域の計算結果を紹介する。後者の中性子過剰核領域では、変形共存に興味が集まっているが、モンテカルロ殻模型では、変形の分布を解析するT-plotと呼ぶ新しい手法を開発することによって、これらの原子核の変形を直感的に理解することが可能となった。この手法は、軽い原子核のクラスター状態を調べるのにも有用である。
shore of the "island of inversion" and the reduced neutron magicity toward 
ODoornenbal, P.*; Scheit, H.*; 武内 聡*; 宇都野 穣; 青井 考*; Li, K.*; 松下 昌史*; Steppenbeck, D.*; Wang, H.*; 馬場 秀忠*; et al.
Physical Review C, 95(4), p.041301_1 - 041301_5, 2017/04
被引用回数：16 パーセンタイル：9.06(Physics, Nuclear)中性子数20の魔法数はMg近傍の中性子過剰核領域で消失することが知られており、その一群の原子核は核図表における「反転の島」と呼ばれている。陽子数が10よりも小さな原子核が反転の島に含まれるかどうかを示す実験的証拠はこれまでなかった。この研究では、理化学研究所RIビームファクトリー(理研RIBF)にて生成された中性子過剰核
Fのインビーム線分光から、Fの第一励起状態を初めて観測することに成功した。その励起エネルギーは1080(80)keVであり、中性子数20魔法数を仮定した計算による励起エネルギーの値である約3MeVよりも著しく小さいことから、この魔法数が消滅していることが明らかとなった。大規模殻模型計算によって励起エネルギーの実験値を再現することに成功するとともに、Fの基底状態および第一励起状態は中性子が2個殻ギャップから励起した状態によって支配されることがわかった。この第一励起状態はOの第一励起状態に軌道を占める陽子を結合させた状態が主であり、そのエネルギーが低いことから、Oは二重閉殻構造をもたないと考えられる。
