大久保茂男
α粒子散乱の後方角異常とアルファ・クラスター構造の存在が同じ相互作用ポテンシャルでもって統一的に理解できること示された.ブリンクらは後方角異常現象が標的原子核の内部領域まで侵入した波である内部波によると半古典的手法で証明したが,その内部波がTiにおけるアルファ・クラスター構造の存在と関係していることが明らかになった.1995年には質量数90付近のMoとPoの原子核においてもアルファ・クラスター構造が存在するとの論文を発表.さらに重い核の領域でのアルファ・クラスター構造研究のさきがけとなった.
2000年頃からは原子核虹の本格的研究に着手する.原子核のクラスター構造の発現と原子核虹の発現が基本的に密接に関係していることがα粒子以外のクラスター構造についてさらに明らかにされる.原子核のクラスター構造も原子核虹も同じ原子核間相互作用から発現する現象であり,前者は同一相互作用による低いエネルギー(負エネルギー)での量子的構造現象とみなされ,他方,後者の原子核虹は同一相互作用による波長が短く古典的描像がよい高いエネルギーでの散乱現象とみることができる.基底状態あるいは低い励起エネルギーに存在するアルファ・クラスター状態は「凍結した原子核虹」と理解することもできる.α粒子以外の系においてO+Oの散乱とクラスター構造の統一的記述する視点からの研究で,32S原子核の低い励起状態からはじまるO+Oクラスターバンド構造が存在することを示した.
その国際会議ではのちに博士論文となるα粒子散乱の後方角異常とクラスター構造について講演発表した.この国際会議に出席したα粒子の後方散乱異常について研究していたオックスフォード大学のブリンクが会議後京都を訪問し,京都大学の原子核理論研究室でα粒子散乱の後方角異常現象について討論する.1985年にはブリンクのいるオックスフォード大学・理論物理学研究所に滞在し軽い重イオン核融合反応断面積の励起関数にあらわれる未知の振動模様の発現機構について共同研究する.振動模様が内部波と外部波の干渉で生じることを発見する.1985年秋,α粒子の後方角異常現象に興味を持って研究していたベルギー・モンス大学のミシェル(F. Michel)を訪問し,ブリュッセル大学のライデマイスター (G. Reidemeister)も加わりα粒子とCaの核融合反応機構について共同研究を始める.α+Ca核融合反応断面積の励起関数に見られる振動模様が複合系Ti核のアルファ・クラスター構造によって引き起こされることを発見する.1980年代前半までに日本を中心に進展した原子核のクラスター構造の理論的研究で,軽い原子核ではクラスター模型が殻模型や集団模型では説明できない現象をも含めて核構造を包括的に説明でき非常に有効な模型であることが確立しつつあった.しかし,質量数40以上の重い原子核領域では殻模型構造の根拠となっているスピン・軌道力が非常に重要になるが,その力は他方でα粒子を壊す働きをするので,Tiのような重い原子核ではアルファ・クラスター構造模型は成立せず殻模型構造的になると考えられていた.
京都大学在学中に湯川秀樹の講義をうけ,また1967年訪日したハイゼンベルグ (W. Heisenberg) の講義を聞く.物理学研究において根底思想としての哲学思想があることを知り影響を受ける.京都大学で研究中に日本で初めて開かれた1975年の原子核の国際会議で来日した英国のブリンク(David Brink),ベルギーのライデマイスター (G. Reidemeister),ドイツのフォン エーレツエン(W. Von Oertzen)と会い,後に共同研究することになる.
1969年ドイツ・ハイデルブルグにあるマックス・プランク・原子核物理学研究所のガウル(G. Gaul)らはα粒子をCa原子核に入射散乱させると180度近くの後方角度に異常に大きく散乱されることを発見した.それまで用いられ有効と考えられてきた標準的な光学ポテンシャル模型では全く理解できない現象であり,ラザフォード (E. Rutherford)がα粒子を金に散乱させて後方角に異常に多くα粒子が散乱されることから,原子の中心に固い芯があると考え,原子核の発見にいたったのと似たα粒子散乱の後方角異常散乱を彷彿させるこの未知の現象の背後に未知の原子核の秘密・謎があるのではないかと興味を持つ.当時日本を中心に勃興しつつあったアルファ・クラスター模型の視点から関心を寄せ研究に取り組む.アルファ・クラスター模型は歴史的には古く1937年に提唱された核模型であるが,殻模型,集団運動模型の登場により1950年代にいったんは否定された原子核模型である.1975年には日本で初めて東京大学原子核研究所と理化学研究所によって原子核のクラスター構造と反応に関する国際会議が開かれた.
O+Oにきれいに見られる原子核虹の明暗縞模様の生成機構について研究し,明るい部分に生じるエアリー縞模様が遠側波である屈折波の内部波と障壁波のふたつの波の干渉で生じていることを『フィジカル・レビュー・レター』誌で明らかにした.原子核は中心部から表面まで物質密度,すなわち屈折率が放物レンズのように滑らかに変化するルネブルグ・レンズの性質を有することを示した.屈折率が原子核内で滑らかに変化するため,核内での反射が起こらないので,原子核虹には雨滴による地上の虹(ニュートン虹)と違って,副虹が生じるとは考えられていたが,2014年の論文でO+Cの原子核虹において副虹が存在することを示した. 長い間O+C 虹散乱においてよく用いられる原子核間ポテンシャルで理解できなかった難問が副虹の存在として解決された.原子核内では核力の強い引力による屈折のみで,反射が起こらないのになぜ副虹が生じるかについて,原子核が内部構造をもつことにより入射した波が他の励起状態を経由すること,つまり異なる別のチャンネルのポテンシャルを感受することがあたかも反射を受けると同じ役割をはたし,原子核虹の副虹が発現することが明らかにされた.2015年にはC+Cの原子核虹にも副虹が存在するが明らかにされた.現在まで原子核副虹が知られているのはこの2例である.原子核虹と光による地上虹との類似性と異質性についても研究し,2014年には地上虹で見られる虹の「さざなみ状の縞模様」(ripple)が原子核虹にも存在することを発見した.雨滴による地上虹では,反射回数0の屈折光には偏向関数に極値が現れないので,虹(ニュートンのゼロ次の虹)は出現しない.ニュートン(I.