ノックアウト反応の正確な描述に基づく
核内重陽子・ダイニュートロンクラスターの実証「重陽子・ダイニュートロンは原子核のサブユニットたり得るか?」という問に対する核反応理論からのアプローチ

Kazuyuki Ogata
RCNP, Osaka University
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そもそものきっかけ(実験事実)
C. Samanta+, RRC 26, 1379 (1982).
16O(p,pd)14N
1+(3.95) at 101.3 MeV

C. Samanta+, RRC 34, 1610 (1986).
16O(p,2p)15N
gnd at 101.3 MeV

dspp /dW ～ 5 mb/sr

dspd /dW ～ 5 mb/sr

この“異常に”大きな重陽子ノックアウト断面積は、核内重陽子の存在確率の大きさを表しているとみなしてよいのか?
cf. 11Li(p,pd)の予備実験結果

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Knock it out of the nucleus
SEASTAR Project (RIBF)
e.g. Double Magicity of 78Ni (Nature)~65%

Independent Particle nature(survived from many-body corr.)

ONOKORO Project(RIBF/RCNP/HIMAC)~35%

A review article (解説) byOgata & Uesaka will appear inthe JPS magazine (Sep. 2021).

Clustering nature(breaking the IP nature)

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(p,2p)

The (p,2p) reaction: a probe for s.p. structure
歪曲波インパルス近似(DWIA)

T. Wakasa, KO, and T. Noro, PPNP 96, 32 (2017).

c1
c0
K0

c2
MB, KB
Triple-diff. X-sec. (TDX)
K1: fixed

K2
40Ca(p,2p)39K@392 MeV (RCNP data)

AKN = –KB = K1 + K2 – K0

A “snapshot” of proton in a s.p.
orbit in momentum space

K1

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Consistency between Sp2p and See’p
Based on data at 392 MeV taken at RCNP

T. Noro+, PTEP 2020, 093D02.

They are consistent within uncertainties of 15–20 % except for 208Pb.
ppN can be applied to n KO and KO for unstable nuclei.

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Benchmarking the reaction models
K. Yoshida, M. Goméz-Ramos, KO, and A. M. Moro, PRC 97, 024608 (2018).
15C(p,pn)14C
g.s. at 420 MeV/u

14C
g.s. の運動量分布15C(p,pn)14C
g.s. at 420 MeV/u

Transfer to the Continuum model (TC) justifies the impulse approximation
DWIA justifies simplification of optical potentials adopted by TC.
Faddeev-AGS validates DWIA and TC.

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(p,pa)

The (p,pa) reaction: a probe for a cluster structure
aac0
K0

c1

K1

ac2
A

K2

MB, KBKa = –KB = K1 + K2 – K0

A “snapshot” of a cluster
in momentum space
7/15重い原子核中にα粒子はいるか?
J. Tanaka, Z. Yang+, Science 371, 260 (2021).

田中研究員
(理研)

Yang 研究員(RCNP)

ラザフォードによるα線の発見(特定)から110年以上を経て、重い原子核中にいるα粒子の観測に初めて成功。
(実験は大阪大学核物理研究センターにて実施)
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20Ne(p,pa) at 101.5 MeV
Tp varied
K. Yoshida+, PRC 100, 044601 (2019).

qp fixed
qa fixed

recoilless

R j (R) (fm-1/2)

s.p. a wave function AMD (20-body calc.)
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0-0.1
-0.2-0.3

反対称化
024

6

81012

R (fm)
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(p,pd)?

本研究の開発要素
核内重陽子が重陽子のまま叩き出される経路

重陽子のまま散乱(p,pd)反応= Final State Int.
分解率～再形成率② 核内重陽子がバラバラになって叩き出される経路(p,ppn)反応
バラバラの2核子のまま散乱
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連続状態離散化チャネル結合法(CDCC)
pIncident energy

E0e1e0EbebnE1 e 2E2Ei + e i = EE0e1ebe1e2e2eb

p+ne0e0(Energy Cons.)

Acf. Kamimura, Yahiro, Iseri, Sakuragi, Kameyama, and Kawai, PTP Suppl. 89, 1 (1986);
Austern, Iseri, Kamimura, Kawai, Rawitscher, and Yahiro, Phys. Rep. 154 (1987) 126;
Yahiro, Ogata, Matsumoto, and Minomo, PTEP 2012, 01A206 (2012).

この反応の波動関数を時間反転させたものを放出重陽子の散乱波とする
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(参考) CDCC + LQCD for d-X correlation function
K. Sasaki+ (HAL-QCD), Nucl. Phys. A 998, 121737 (2020).

KO, T. Fukui, Y. Kamiya, and A. Ohnishi, to appear in PRC;
arXiv2103.00100.

s-wave N-X pot. byLQCD

All interactions are isospin-spin dependent
13S : g.s. + 10 bins
1
31S : 400 bins
1↓411 channels
LQCD

dX
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FSI driven breakup effect
16O(p,pd)14N
1+(3.95) at 101.3 MeV

Y. Chazono, K. Yoshida, and KO, in preparation.

T1 varied
q1 fixed

qd fixed

16O

・FSIによる分解効果は極めて大きい。
・400 MeV入射ではこの分解効果は小さくなる。しかし…

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入射粒子による重陽子の破砕効果
300
elas_integ
Catron+Seagrave+
Carlson+Brady+
Seagrave?

selas or sR [mb]

pd 反応
200

1000 010101102103

Ep [MeV]・入射エネルギーが高くなると分解断面積が(圧倒的に)優勢となる。
・(p,ppn)もあわせて測定・議論する方がよさそう。
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まとめ
目的: 脆いクラスターのノックアウト断面積の意味を理解する
αクラスターノックアウト反応
αクラスター構造の実証手段として確立したと考えてよい。
構造の波動関数の反対称化は重要。

重陽子ノックアウト反応(単一粒子として観測可能)
重陽子の壊れやすさを取り入れた反応模型の構築が必要。
CDCC + DWIA = CDCCIAを標準的な反応模型とする。
(p,ppn)反応もあわせて議論する方がよさそう。→ 2nノックアウト反応への道“FSI”が必ず存在する。

ダイニュートロンノックアウト反応(非束縛粒子)
これまで、FSIを最小化する運動学を考えてきた。
重陽子ノックアウトの理解が確立すれば、FSI込みでの議論が可能になると期待。

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