原子核は、構成粒子である陽子と中性子（核子とよばれます）の間にはたらく核力によって結合する量子多体系です。核力は、湯川秀樹氏によって提唱された「パイ中間子」とよばれる粒子を核子間で交換することで説明される、とても強い引力です(図1)。本研究では、このパイ中間子を起源とする核力が原子核の構造に与える影響を調べています。特に核力をそのまま用いて原子核の構造を調べる「第一原理計算」を数値的に行っています。

原子核の第一原理計算は世界中で精力的に行われていますが、核力の扱いは一般的に難しいため、結果は炭素12（陽子6個と中性子6個）までにとどまっています。原子核は300個程度の質量数（陽子と中性子の数の総和）まで存在しますが、重い原子核は最先端の理論でも計算が不可能であり、代わりに現象を再現するモデル化が導入されています。したがって、より大きな質量数を含めた原子核全体の性質を、その結合の基本原理である核力から解き上げ、解明することは原子核物理の大きな目標となっています。