北海道大学大学院理学研究院の木村真明准教授と香川高等専門学校情報工学科の谷口億宇講師の研究グループは、元素の起源となる分子共鳴の存在を予言しました。

超新星爆発の際に起こる炭素と酸素の核融合反応が、元素の起源に重要な役割を果たすことは以前から予想されてきました。しかし、地上の加速器で超新星爆発と同じ環境を再現し、実験を行うことは極めて難しいため、理論研究による検証が待たれていました。

今回、研究グループは炭素原子核の「回転効果」などを取り入れた、最新の理論モデルによるシミュレーションを行いました。具体的には、ケイ素原子核の構造をスーパーコンピューターによる数値シミュレーションで調べたところ、炭素と酸素の原子核同士が弱く結合した分子共鳴が、これまでの観測よりもずっと低い極低エネルギーに存在する可能性を指摘しました。この分子共鳴の存在により超新星爆発の際に炭素と酸素の核融合反応が爆発的に起こり、マグネシウムやケイ素の原子核が大量に作られる可能性があります。

今後、研究グループは同様のシミュレーションによって炭素と炭素の核融合反応なども調べ、分子共鳴の性質を包括的に解明する計画です。これにより、超新星爆発の際にどのような元素がどれほど作られているのかが明らかになり、宇宙に存在する元素の起源解明につながると期待されます。

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