2025/04/16 更新

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フクイ トクロウ
福井 徳朗
FUKUI TOKURO
所属
基幹教育院 自然科学理論系部門 助教
職名
助教
連絡先
メールアドレス
プロフィール
[研究活動] 「核力は核子多体系をどのように支配しているのだろうか?」先人たちが長年挑んできたものの未だ完全な答えが得られていないこの問いに対して、先鋭的理論を駆使して挑戦している。最近は重いクォークを含むハドロン間相互作用や、宇宙元素合成で鍵となる核反応の精密計算、中性子星の物理などにも興味を持っている。 [教育活動] 基幹教育のうち、「自然科学総合実験」や「基幹教育セミナー」を担当している。また総合科目「実践!わたしの研究」を担当し、学生の "研究" への挑戦を後押ししている。
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研究分野

  • 自然科学一般 / 素粒子、原子核、宇宙線、宇宙物理にする理論

学位

  • 博士(理学)

経歴

  • 九州大学 基幹教育院 自然科学理論系部門  助教 

    2022年11月 - 現在

  • 特定国立研究開発法人理化学研究所 仁科加速器研究センター 客員研究員 

    2023年4月 - 現在

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  • 特定国立研究開発法人理化学研究所 仁科加速器研究センター 基礎科学特別研究員 

    2021年3月 - 2022年10月

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    国名:日本国

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学歴

  • 大阪大学    

    - 2015年3月

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    備考:博士(理学)

研究テーマ・研究キーワード

  • 研究テーマ: 核力・核構造・核反応

    研究キーワード: 核力・核構造・核反応

    研究期間: 2024年

  • 研究テーマ: 強い相互作用

    研究キーワード: 強い相互作用

    研究期間: 2024年

  • 研究テーマ: 天体核物理

    研究キーワード: 天体核物理

    研究期間: 2024年

  • 研究テーマ: 原子核理論

    研究キーワード: 原子核理論

    研究期間: 2024年

  • 研究テーマ: 先鋭的理論による核子多体系の微視的記述

    研究キーワード: 原子核理論, 核力・核構造・核反応, 強い相互作用, 3核子力, 天体核物理

    研究期間: 2010年4月

受賞

  • 第16回(2022年)日本物理学会若手奨励賞

    2022年3月   日本物理学会   3体力の適正な取扱いに基づく第一原理殻模型計算の発展

    福井徳朗

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  • 2022年度基礎科学特別研究員成果発表会 優秀賞

    2023年1月   理化学研究所   Presentation Award of FY2022 SPDR Presentation of Research Results, RIKEN

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    理化学研究所基礎科学特別研究員の成果発表会において物理学Iの分野で優秀な研究成果および発表をした者に贈られる賞を受賞した。

  • 2022年度基礎科学特別研究員成果発表会 優秀賞

    2023年1月   理化学研究所  

    福井徳朗

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  • 第16回(2022年)日本物理学会若手奨励賞

    2022年3月   日本物理学会   3体力の適正な取扱いに基づく第一原理殻模型計算の発展

論文

  • Uncovering the mechanism of chiral three-nucleon force in driving spin-orbit splitting

    Fukui, T; De Gregorio, G; Gargano, A

    PHYSICS LETTERS B   855   2024年8月   ISSN:0370-2693 eISSN:1873-2445

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Physics Letters, Section B: Nuclear, Elementary Particle and High-Energy Physics  

    The three-nucleon force (3NF) is crucial in shaping the shell structure of atomic nuclei, particularly impacting the enhancement of spin-orbit (SO) splitting, especially in nuclei with significant deviations from stability. Despite its importance, the specific mechanisms driving this enhancement remain unclear. In this study, we introduce a decomposition scheme based on the rank of irreducible tensors forming the 3NF, derived from chiral effective field theory at next-to-next-to-leading order, to elucidate their influence on SO splitting. Within the shell-model framework, our analysis reveals that the rank-1 component of the 3NF is the primary factor enlarging the energy gap between the 0p3/2 and 0p1/2 single-particle levels in p-shell nuclei, while the rank-2 component makes a subdominant contribution. Since the rank-1 component originates exclusively from the 2π-exchange 3NF, our finding will not depend on the choice of the low-energy constants of contact terms. We also remark on the antisymmetry of the rank-1 3NF, which can affect the quantum entanglement of spin states. This study lays the groundwork for further exploration into this field toward a microscopic understanding of the 3NF impact on the nuclear shell structure.

    DOI: 10.1016/j.physletb.2024.138839

    Web of Science

    Scopus

    researchmap

  • Investigation of spatial manifestation of α clusters in 16O via α-transfer reactions

    Tokuro Fukui, Yoshiko Kanada-En'yo, Kazuyuki Ogata, Tadahiro Suhara, Yasutaka Taniguchi

    Nuclear Physics A   983   38 - 52   2019年3月

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    記述言語:その他   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Recently, we have determined surface distributions of α clusters in the ground state of Ne20 from α-transfer cross sections, without investigating the properties of its excited states. In this paper we extend our comprehension of α-cluster structures in excited states of nuclei through reaction studies. In particular we focus on O16, for which attention has been paid to advances of structure theory and assignment regarding 4+-resonance states. We study the surface manifestation of the α-cluster states in both the ground and excited states of O16 from the analysis of the α-transfer reaction C12(Li6,d)16O. The α-transfer reaction is described by the distorted-wave Born approximation. We test two microscopic wave functions as an input of reaction calculations. Then a phenomenological potential model is introduced to clarify the correspondence between cluster-wave functions and transfer-cross sections. Surface peaks of the α-wave function of O16(0+) are sensitively probed by transfer-cross sections at forward angles, while it remains unclear how we trace the surface behavior of O16(4+) from the cross sections. From inspection of the cross sections at forward angles, we are able to specify that the α-cluster structure in the 01+ and 02+ states prominently manifests itself at the radii ∼4 and ∼4.5 fm, respectively. It is remarkable that the 41+ state has the C12+α-cluster component with the surface peak at the radius ∼4 or outer, whereas the C12+α-cluster component in the 42+ state is found not to be dominant. The 42+ state is difficult to be interpreted by a simple potential model assuming the C12+α configuration only.

    DOI: 10.1016/j.nuclphysa.2018.12.024

  • Realistic shell-model calculations for p -shell nuclei including contributions of a chiral three-body force

    T. Fukui, L. De Angelis, Y. Z. Ma, L. Coraggio, A. Gargano, N. Itaco, F. R. Xu

    Physical Review C   98 ( 4 )   2018年10月

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    記述言語:その他   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    In this paper we present an evolution of our derivation of the shell-model effective Hamiltonian, namely introducing effects of three-body contributions. More precisely, we consider a three-body potential at next-to-next-to-leading order in chiral perturbation theory, and the induced three-body forces that arise from many-body correlations among valence nucleons. The first one is included, in the derivation of the effective Hamiltonian for one- and two-valence nucleon-systems, at first order in the many-body perturbation theory. Namely, we include only the three-body interaction between one or two valence nucleons and those belonging to the core. For nuclei with more than two valence particles, both induced - turned on by the two-body potential - and genuine three-body forces come into play. Since it is difficult to perform shell-model calculations with three-body forces, these contributions are estimated for the ground-state energy only. To establish the reliability of our approximations, we focus attention on nuclei belonging to the p shell, aiming to benchmark our calculations against those performed with the ab initio no-core shell model. The obtained results are satisfactory, and pave the way to the application of our approach to nuclear systems with heavier masses.

    DOI: 10.1103/PhysRevC.98.044305

  • Calculation of Gamow-Teller and two-neutrino double- β decay properties for Te 130 and Xe 136 with a realistic nucleon-nucleon potential

    L. Coraggio, L. De Angelis, T. Fukui, A. Gargano, N. Itaco

    Physical Review C   95 ( 6 )   2017年6月

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    記述言語:その他   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    We report on the calculation of Gamow-Teller and double-β decay properties for nuclei around Sn132 within the framework of the realistic shell model. The effective shell-model Hamiltonian and Gamow-Teller transition operator are derived by way of many-body perturbation theory, without resorting to the empirical effective quenching factor for the Gamow-Teller operator. The results are then compared with the available experimental data, in order to establish the reliability of our approach. This is a mandatory step before we apply the same methodology, in forthcoming studies, to the calculation of the neutrinoless double-β decay nuclear matrix elements for nuclei that are currently considered among the best candidates for the detection of this process.

    DOI: 10.1103/PhysRevC.95.064324

  • Deuteron-Ξcorrelation function studied with three-body model

    Fukui, T; Ogata, K; Kamiya, Y; Ohnishi, A

    NUOVO CIMENTO C-COLLOQUIA AND COMMUNICATIONS IN PHYSICS   48 ( 1 )   2025年1月   ISSN:2037-4909 eISSN:1826-9885

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    出版者・発行元:Nuovo Cimento della Societa Italiana di Fisica C  

    Many-baryon forces play a crucial role in shaping the structure and dynamics of many-baryon systems. Utilizing three-body correlation functions in femtoscopy offers a promising tool for probing three-baryon forces. However, the dynamics of three-body systems necessary for obtaining these correlation functions remains incompletely understood. In this study, we employ the continuum-discretized coupled channels method, a precise and cost-effective three-body model, to explore the influence of deuteron excitation to its continuum states on the deuteron-Ξ correlation function. Our findings reveal that the deuteron-Ξ interaction derived from lattice quantum chromodynamics does not yield a bound state. Moreover, we determine that the effect of deuteron excitation leads to less than a 10% increase in the correlation function, suggesting the predominance of direct deuteron formation through heavy-ion collisions. Overall, our work lays the groundwork for further investigations aimed at elucidating many-baryon forces.

    DOI: 10.1393/ncc/i2025-25038-9

    Web of Science

    Scopus

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書籍等出版物

  • 自然科学総合実験

    九州大学基幹教育院 編 (執筆担当 I-1–I-28)(担当:共著)

    学術図書出版社  2024年3月 

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    記述言語:日本語   著書種別:学術書

    ISBN978-4-7806-1199-1, C3040

    リポジトリ公開URL: https://hdl.handle.net/2324/7170868

講演・口頭発表等

所属学協会

  • 日本物理学会

    2010年7月 - 現在

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  • 日本物理学会

委員歴

  • 理化学研究所   RIBF理論研究推進会議 委員  

    2021年4月 - 現在   

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学術貢献活動

  • 学術論文等の審査

    役割:査読

    2023年

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    種別:査読等 

    外国語雑誌 査読論文数:2

  • 学術論文等の審査

    役割:査読

    2022年

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    種別:査読等 

    外国語雑誌 査読論文数:1

  • 学術論文等の審査

    役割:査読

    2021年

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    種別:査読等 

    外国語雑誌 査読論文数:1

  • 学術論文等の審査

    役割:査読

    2020年

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    種別:査読等 

    外国語雑誌 査読論文数:1

その他

  • プレスリリース「量子キャッチボールの新たな仕組みを解明」

    2024年7月

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    https://www.kyushu-u.ac.jp/ja/researches/view/1123

  • Press Release "An overlooked nuclear force helps keep matter stable"

    2025年1月

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    https://www.kyushu-u.ac.jp/en/researches/view/322

共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 三核子力を新機軸とした原子核クラスターの探究

    研究課題/領域番号:23KK0250  2024年 - 2026年

    科学研究費助成事業  国際共同研究加速基金(国際共同研究強化)

    福井 徳朗

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    資金種別:科研費

    国内外で注目されている原子核のクラスター現象は、物質の非一様性の創発という観点から重要である。原子核クラスターの形成メカニズムには未解明の点が多く残されている。特に、原子核を構成する核子間に働く相互作用がどのように寄与してクラスターを生み出すのかが解明されていない。基課題(21K13919)では核力の中でも2核子力の役割に焦点を当てた研究を進めており、これまでに重要な知見を得た。しかし、原子核クラスターの発現機構を解明するにはまだ難題が残されている。この国際共同研究では、この難題を克服するために、3核子力がクラスター化を促進するという予想を理論的に提唱し、基礎課題を発展させる。

    CiNii Research

  • JST ERATO 関口三体核力プロジェクト 国際共著

    2023年10月 - 2029年3月

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    詳細は以下に記述(https://www.jst.go.jp/erato/research_area/ongoing/jpmjer2304.html)。

  • Exploring Nuclear Giants: Structures and Reactions of Extremely Large Nuclei

    2023年7月 - 2025年3月

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    担当区分:研究代表者 

    量子系は典型的な大きさからどれくらい成長できるのだろうか?ある特定の原子核では、典型的な原子核の大きさよりも10倍ほどに膨れ上がった常識を覆すほど巨大な存在形態が理論的に示唆されている。しかし、そのような原子核を実験で確認する手法は確立していない。そこで我々は、非常に巨大な原子核を実証するための方法を理論的な側面から提案しようとしている。具体的には、低エネルギー移行反応が巨大原子核へのアクセスを可能にすることを示そうとしている。本研究は将来的な "nuclear giants" の研究のための礎となることが期待される。

  • Exploring Nuclear Giants: Structures and Reactions of Extremely Large Nuclei (https://usersoffice.rcnp.osaka-u.ac.jp/joint-usage/corenet)

    2023年 - 2024年

    大阪大学 RCNP COREnet

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    資金種別:受託研究

  • 軽い核におけるクラスター構造の現実的核力に基づいた理論的研究

    2021年4月 - 2026年3月

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    担当区分:研究代表者 

    物質は階層性を持ち、階層間の普遍性や独自性の解明は物理学の最重要課題の一つである。近年、各階層におけるクラスター現象を通して、物質の階層構造を解明する研究が精力的に行われている。本研究では、物質階層の中でも、フェムトスケール(10のマイナス15乗メートル)の原子核のクラスター現象に注目する。原子核クラスターに関する課題は、クラスターと核力の関係が解明されていないことである。そこで、先端的な理論が導く核力に基づき、原子核クラスター構造を微視的に理解することを本研究の目的とする。これは、クラスター構造をpi中間子交換の回数と多体力の観点から理解する世界初の試みである。

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教育活動概要

  • 基幹教育のうち、「自然科学総合実験」や「基礎科学実習」、「基幹教育セミナー」を担当している。また総合科目「実践!はじめての研究」を担当し、学生の "研究" への挑戦を後押ししている。

担当授業科目

  • Basic Laboratory Experiments in Natural Science I

    2024年10月 - 2024年12月   秋学期

  • 実践!はじめての研究

    2023年12月 - 2024年2月   冬学期

  • 基礎科学実習

    2023年12月 - 2024年2月   冬学期

  • 自然科学総合実験

    2023年10月 - 2023年12月   秋学期

  • 基幹教育セミナー

    2023年6月 - 2023年8月   夏学期

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FD参加状況

  • 2024年7月   役割:参加   名称:大学教職員職能開発FD 「⽣成AIを大学の教育・学習・業務にどのように組み込むか?-第四弾 教育現場における生成AIの導入事例-隣の教室の授業法-」

    主催組織:全学

  • 2024年7月   役割:参加   名称:物理学における反転授業の実践例

    主催組織:部局

  • 2024年3月   役割:参加   名称:大学教職員職能開発FD「⽣成AIを大学の教育・学習・業務にどのように組み込むか?-第一弾 生成AIを使った授業デザイン支援のアイデア-」

    主催組織:全学

  • 2024年3月   役割:参加   名称:全学FD 「M2Bシステムの使い方」

    主催組織:全学

  • 2024年3月   役割:参加   名称:令和5年度春季基幹教育院FD

    主催組織:部局

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他大学・他機関等の客員・兼任・非常勤講師等

  • 2024年  筑波大学  区分:集中講義  国内外の区分:国内 

  • 2020年  関西大学  区分:非常勤講師  国内外の区分:国内 

  • 2020年  京都女子大学  区分:非常勤講師  国内外の区分:国内 

  • 2014年  大阪大学工業大学  区分:非常勤講師  国内外の区分:国内 

社会貢献活動

  • 理化学研究所2022年度和光地区一般公開

    理化学研究所  2022年4月

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    対象:社会人・一般, 学術団体, 企業, 市民団体, 行政機関

    種別:講演会

  • Dagli abissi alle stelle: KM3NeT Experience

    Giornata speciale a Città della Scienza, CITTÀ DELLA SCIENZA, Napoli, Italy  2017年9月

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    対象:社会人・一般, 学術団体, 企業, 市民団体, 行政機関

    種別:講演会

  • KM3NeT Experiment

    FUTURO REMOTO, Piazza del Plebiscito, Napoli, Italy  2017年5月

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    対象:社会人・一般, 学術団体, 企業, 市民団体, 行政機関

    種別:講演会

メディア報道

政策形成、学術振興等への寄与活動

  • 2021年4月 - 現在  

    理化学研究所, RIBF理論研究推進会議 委員

海外渡航歴

  • 2024年9月 - 2024年11月

    滞在国名1:イタリア共和国   滞在機関名1:Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli

    滞在機関名2:Università degli Studi della Campania “Luigi Vanvitelli”

  • 2023年9月 - 2023年10月

    滞在国名1:イタリア共和国   滞在機関名1:Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli

学内運営に関わる各種委員・役職等

  • 2023年10月 - 2026年9月   部門 オリエンテーション委員会

  • 2023年2月 - 現在   部門 FD・SD・クラブK担当チーム