基本法則から読み解く物理学最前線 量子多体系の大規模数値計算で迫る原子核構造

須藤彰三/岡真

共立出版（2026/02/10発売）

• サイズ Ａ５判
• 商品コード 9784320035591
• Cコード C3342

出版社内容情報

　原子核は数百以内の陽子と中性子が自己束縛する、有限量子多体系である。不思議なことに、陽子数、中性子数を変化させるとともに、その形は球形になったり回転楕円体に変形したりと、原子核は多彩な姿を見せる。このように量子多体系としての原子核の性質を解明する研究分野を原子核構造といい、本書はそのうち殻模型計算とよばれる手法にフォーカスした解説書である。
　本書は標準的な量子力学の知識のみを前提とし、はじめて原子核構造を学ぶ学生もそのイロハから最先端までを無理なく追えるようにした一方で、現象の面白さにも着目し、無味乾燥にならないよう工夫して書かれている。原子核構造の基礎となる独立粒子模型から話ははじまり、そこから最も簡単な殻模型計算である2核子の相関へとスムーズに進む。その話の中で年代測定に使われている炭素14を取り上げ、これがなぜ長寿命になるのかを波動関数の干渉を用いて説明した。こうした身近な現象に基づいたアプローチは類書では見られず、多くの読者の興味を惹きつけるだろう。
　多くの原子核では多核子の相関を取り入れなくてはならず、それは大規模な数値計算を伴う。殻模型計算では通常、「ランチョス法」とよばれる数値対角化手法が用いられるが、その手法を適用可能な系は限られている。本書ではランチョス法とともに、その限界を超えることが可能な手法として、「モンテカルロ殻模型計算」について概説した。こうした量子多体系の計算手法は他の分野との類似点が多いことから、本書は初学者のみならず、物性物理や量子化学など広い分野の専門家にも訴求する内容を豊富に含んでいる。


【目次】

第1章　はじめに
1.1　原子核構造とは？
1.2　原子核構造から見る元素の世界
1.3　本書の主題と構成

第2章　原子核の独立粒子模型と配位混合
2.1　魔法数と独立粒子模型
2.2　原子核の波動関数と物理量
2.3　独立粒子模型の成功とその限界
2.4　2粒子系の殻模型計算

第3章　数値対角化計算と軽い原子核の系統的記述
3.1　数値対角化計算による殻模型計算
3.2　半経験的有効相互作用の構築
3.3　半経験的相互作用の実例

第4章　中性子過剰核における殻構造の変化
4.1　中性子数20領域で見られる魔法数変化
4.2　相互作用がつくる有効1粒子エネルギー
4.3　殻進化の統一的記述を目指して

第5章　ランチョス法による遷移強度分布の計算
5.1　ランチョス強度関数法
5.2　応用例

第6章　モンテカルロ殻模型
6.1　モンテカルロ殻模型計算の概要
6.2　モンテカルロ殻模型で探る原子核の形

第7章　今後の展望