JavaScriptを有効にして再度、お越しください。ログイン~2013年の「ノーベル物理学賞」はヒッグス粒子の理論を提唱した物理学者ヒッグス氏とアングレール氏が受賞しました。KEKの岩崎先生がヒッグス粒子についてのご発表資料をリポジトリで公開されています。ご興味のある方120教材→05サイエンスカフェへをご覧ください。同様にKEKの中村先生のヒッグス粒子についてのご発表資料は、120教材→01中高生のための科学セミナーにございます。OA~」をアップしました。●2019年3月修了者の博士論文をアップしました。●2019年9月修了者の博士論文要旨をアップしました。2005-03-24学位授与年度2004要旨Hartree-Fock近似に代表される1電子近似を越え、電子間の相関を取り入れた電子相関理論は、現在の化学研究において、原子・分子の性質、化学反応を、定量的に議論するために頻繁に用いられている。cluster;CC)に大きく分類される。これらの理論はそれぞれ利点と欠点をもっているが、中でも結合クラスター理論は、計算コスト、計算法の数値的な安定性、計算結果に物理的な系が自然に持たねばならない様々な性質(size-extensivityなど)が保証されている点などから見て優れた手法である。doubles)法は、計算精度、計算コストのバランスがよく、実用的に利用される電子相関理論のひとつである。triples)という方法も一般的である。これらの計算方法はCCSDに対する参照波動関数が、厳密解(完全CI)から大きくずれている場合、しばしば非物理的な計算結果を与えることが知られている。この欠点を改善する方法としては、3電子および4電子励起の効果を反復的(自己無撞着的)に取り入れることが重要である。これらの方法は、計算量が系の電子数の8乗から10乗に比例して大きくなるため、現在の計算機の能力では、比較的小さな分子にしか適用できない。した現状を踏まえ、本研究では、以下の特徴を持つような計算手法の開発を目指し、大きく分けてふたつの方法を開発した。特異値分解は数学的に良く知られた分解法であり、ゲノム解析、画像圧縮、インターネットサーチエンジン、など大量の情報から重要な情報を取り出す目的に利用され、実用化されている。本研究ではこの数学的手法を、膨大な数の行列要素を扱わなければならないCC計算に適用し、その計算精度を失うことなく、計算資源を大幅に削減することを目的とした。この手法の具体的な手順は、(1)CC理論よりも容易に計算できる理論(2次および3次の多体摂動論)を用いて近似波動関数を計算する、(2)近似波動関数のクラスター振幅に特異値分解を適用する、(3)大きな特異値に対応する、特異ベクトルのみを用いて以後のCC計算を行う、というものである。このような手順を経ることにより、一般的なCC計算で扱われるよりもずっと少ない数の行列要素を用いてCC計算を実行することができる。CC)理論と名づけ、実用性を考察するため、CC理論の様々な方法(CCD,CCSD及び,CCSDT-1)のクラスター係数を圧縮するプログラムを作成し、いくつかの分子に対してテスト計算を行った。その結果、圧縮CC理論では、計算すべきクラスター振幅の自由度を大幅に減らしても、計算精度をほぼ維持することができることを実証した。計算機の演算回数、必要なメモリおよびディスク領域などを従来の方法に比べて非常に小さくすることが可能であることも示した。電子相関理論で取り扱う相関エネルギーは、厳密解である完全CI法のエネルギーと1電子近似であるHartree-Fock法のエネルギーの差として定義される。この相関エネルギーは、静的および動的相関エネルギーに分けて議論されることが多い。一般に、CI理論は前者を安定に取り扱うことに優れており、CC理論は後者を効率よく計算することができる。本研究では、このような二つの方法の特徴を考慮し、それらの利点を組み合わせた方法の開発を目指した。この方法では、まずはじめに、(小規模の)CI計算を行う。ここで求められた波動関数は、CI理論によるため、静的相関を十分に良く記述していると考えることができる。次に、求められたCI波動関数から、クラスター振幅を抽出する。この手続きは、CI展開係数とCC振幅の対応関係を用いて実行することができる。このように抽出されたクラスター振幅は、静的相関を表現する部分として固定し、それ以外の電子励起に関するクラスター振幅を、動的相関を記述するためにCC方程式を解いて決定する。CC(TCC)法と呼ぶ。通常のCC法では、基底状態が擬縮重している場合、CC方程式を解く際に静的相関に大きく寄与する低エネルギー励起配置と基底配置が強く相互作用するために、しばしば非物理的な計算結果が得られてしまう。TCC法では強く相互作用する複数の配置はCI波動関数により取り扱われるため、それを回避することが出来る。その結果、擬縮重系を安定して取り扱うことが可能となる。実際にTCC法を用いて、擬縮重の効果が顕著に現れる、いくつかの分子のポテンシャル曲線について計算し、それらが通常のCC法によるポテンシャル曲線に比べて、定性的にも定量的にも大幅に改善されることを示した。この方法で必要となるCI計算は、CC計算に比べて非常に安価に行うことができるので、全計算量は、通常のCC計算とほぼ同等である。博士課程での研究活動の中で、ab-initioプログラムパッケージQUEMTAを独自に開発した。このプログラムは、Hartree-Fock、CASSCF、CIおよびCC法などの一般的な量子化学計算法に加え、今回開発した、圧縮CC法、TCC法もその機能のひとつとして実装している。