元素合成に関わる中性子過剰核のβ崩壊の研究

• 研究課題/領域番号: 19340074
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
• 研究機関: 独立行政法人理化学研究所
• 研究代表者: 西村 俊二 独立行政法人理化学研究所, 櫻井RI物理研究室, 先任研究員 (90272137)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 18,460千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 4,260千円); 2010年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円); 2009年度: 10,010千円 (直接経費: 7,700千円、間接経費: 2,310千円); 2008年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2007年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
• キーワード: 元素合成 / ベータ崩壊 / 半減期 / 不安定核 / 超新星爆発 / r過程 / β崩壊 / 中性子過剰核 / R過程 / R-過程 / 半減期測定 / beta-decay / Nuclear Structure / Astrophysics / Unstable nuclei

研究概要

超新星爆発など中性子が大量に放出される爆発的元素合成(r過程)において、重要な役割を果たしたと考えられる非常に中性子過剰な原子核(質量数A～110 : Kr-Tc)のベータ崩壊の実験を行った。38個の中性子過剰な原子核の半減期を精度よく測定することに成功した(内18個は初)。標準的理論予測との系統的な比較の結果、ジルコニウム、ニオブ(Z=40,41)は2倍以上速く崩壊することが明らかになった。これは、r過程のプロセス速度が想定以上に速く、質量数 A=110～125近傍の1桁以上も少ない生成量の謎を解く重要なヒントを得た。

研究成果

• [雑誌論文] β-Decay Half-lives of Very Neutron-Rich Kr to Tc Isotopes on the Boundary of the r-Process Path : An Indication of Fast r-Matter Flow (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Nishimura, et al.
  • 雑誌名: Physical Review Letters 106
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural Evolution in the Neutron-Rich Nuclei 106Zr and 108Zr (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Sumikama, K.Yoshinaga, H.Watanabe, S.Nishimura, et al.
  • 雑誌名: Physical Review Letters 106
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low-lying level structure of the neutron-rich nucleus 109Nb : A possible oblate-shape isomer (2011)
  • 著者名/発表者名: H.Watanabe, T.Sumikama, S.Nishimura, et al.
  • 雑誌名: Physics Letters B 696 ページ: 186-190
  • 査読あり
• [雑誌論文] β-Decay Half-Lives of Very Neutron-Rich Kr to Tc Isotopes on the Boundary of the r-Process Path : An Indication of Fast r-Matter Flow (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Nishimura, et al.
  • 雑誌名: Phys.Rev.Lett. 巻: 106
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low-Lying level structure of the neutron-rich nucleus ^<109>Nb : A possible oblate-shape isomer (2011)
  • 著者名/発表者名: H.Watanabe, et al.
  • 雑誌名: Phys.Lett.B 巻: 696 ページ: 186-190
  • 査読あり
• [雑誌論文] First Decay Experiment at RIBF (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Nishimura
  • 雑誌名: AIP Conf.Proc. 1269 ページ: 91-97
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of 45 New Neutron-Rich Isotopes Produced by In-Flight Fission of a 238U Beam at 345 MeV/nucleon (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Ohnishi, et al.
  • 雑誌名: Jounal of the Physical Society of Japan 79
  • 査読あり
• [雑誌論文] First Decay Spectroscopy Experiment at RIBF (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Nishimura
  • 雑誌名: AIP Conference Proceedings (OMEG 10) 巻: 1269 ページ: 91-97
  • 査読あり
• [雑誌論文] π-/π+Ratio Observed in the Central Collisions of 115In+132Xe Reaction at 400A MeV (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Murakami, et al., (13名, 9番目)
  • 雑誌名: Nucl.Phys.A 834
  • 査読あり
• [雑誌論文] Beta-counting systems for decay spectroscopy projects (2009)
  • 著者名/発表者名: S.Nishimura, et al.
  • 雑誌名: RIEKN Accel.Prog.Rep. 42 ページ: 183-183
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spectroscopy of 32Ne and the Island of Inversion (2009)
  • 著者名/発表者名: P.Doornenbal, et al.
  • 雑誌名: Physical Review Letters 103
  • 査読あり
• [雑誌論文] Investigation of excited states in 32Mg via resonant scattering of 21Na + p and its astrophysical implications (2009)
  • 著者名/発表者名: J.J.He, et al.
  • 雑誌名: Physical Review C 80
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low-lying non-normal parity states in ^8B measured by proton elastic scattering on 7Be (2009)
  • 著者名/発表者名: H.Yamaguchi, et al.
  • 雑誌名: Phys.Lett.B 672 ページ: 230-234
  • 査読あり
• [雑誌論文] Beta-counting systems for decay spectroscopy projects (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Nishimura, et al.
  • 雑誌名: RIEKN Accel.Prog.Rep. 42 ページ: 183-183
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low-lying non-normal parity states in 8B measured by proton elastic scattering on 7Be (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Yamaguchi, et al., (15名, 9番目)
  • 雑誌名: Phys.Lett.B 672 ページ: 230-234
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spectroscopy of ^<32>Ne and the "Island of Inversion" (2009)
  • 著者名/発表者名: P.Doornenbal, et al.
  • 雑誌名: Physical Review Letters 103
  • 査読あり
• [雑誌論文] Investigation of excited states in ^<22>Mg via resonant scattering of ^<21>Na+p and its astrophysical implications (2009)
  • 著者名/発表者名: J.J.He, et al.
  • 雑誌名: Physical Review C 80
  • 査読あり
• [雑誌論文] Beta-counting systems for decay-spectroscopy projects (2009)
  • 著者名/発表者名: S.Nishimura, et al.
  • 雑誌名: RIKEN Accel.Prog.Rep. 42 ページ: 183-183
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low-lying non-normal parity states in ^8B measured by proton elastic scattering on ^7Be (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Yamaguchi, et al.
  • 雑誌名: Phys. Lett. B 672 ページ: 230-234
  • 査読あり
• [雑誌論文] Experimental Approach to Explosive Nucloeosynthesis with RI Beams (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Kubono, et al.
  • 雑誌名: Journal of the Korean Physics Society 54 ページ: 308-312
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of a super-segmented beta-counting system CAITEN (2008)
  • 著者名/発表者名: S.Nishimura, et al
  • 雑誌名: RIKEN Accel.Prog.Rep. 41 ページ: 149-149
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of wide-dynamic range readout system of silicon detector from 20keV to 4GeV (2008)
  • 著者名/発表者名: N.Uematsu, S.Nishimura
  • 雑誌名: RIKEN Accel.Prog.Rep. 41 ページ: 151-151
  • 査読あり
• [雑誌論文] Suppression of High-pt Neutral Pion Production in Central Pb+Pb Collisions at √<S_<NN>>=17.3GeV Relative to p+C and p+Pb Collisions (2008)
  • 著者名/発表者名: M. M. Aggarwal, et al
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 100
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of a super-segmented beta-counting system CAITEN (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Nishimura
  • 雑誌名: RIKEN Accel. Prog. Rep. 41 41 ページ: 149-149
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of silicon-strip detector with wide-dynamic-range readout system from 20keV to 4GeV (2008)
  • 著者名/発表者名: N. Uematsu, S. Nishimura
  • 雑誌名: RIKEN Accel. Prog. Rep. 41 ページ: 151-152
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of ^<46>Cr secondary beam (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Wakabayashi, et al.
  • 雑誌名: RIKEN Accel. Prog. Rep. 41 ページ: 25-25
  • 査読あり
• [雑誌論文] Investigate of struture in <23>^Al via resonant proton scattering of<22>^Mg(p,γ)^<23>Al astrophysical reaction rate (2007)
  • 著者名/発表者名: J.J.He, et. al.
  • 雑誌名: Physical review C 76
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single-particle resonanace levels in 140 examined by 13N + p elastic scattering (2007)
  • 著者名/発表者名: T.Teranishi, et. al.
  • 雑誌名: Physic Letters B 650 ページ: 129-134
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of 45 New Neutron-Rich Isotopes Produced by In-Flight Fission of a 238U Beam at 345 MeV/nucleon
  • 著者名/発表者名: T. Ohnishi, et al., (6名, 20番目)
  • 雑誌名: JPSJ submitted
  • 査読あり
• [学会発表] Measurement of Beta Decay Rates for the r-Process (2011)
  • 著者名/発表者名: 西村俊二
  • 学会等名: ECT*「The Origin of the Elements : A Modern Perspective」
  • 発表場所: Italy, Trento(Invited)
• [学会発表] First Decay Experiment at RIBF (2010)
  • 著者名/発表者名: 西村俊二
  • 学会等名: OMEG10
  • 発表場所: OSaka(Invited)
  • 年月日: 2010-03-08
• [学会発表] First Decay Experiment at RIBF (2010)
  • 著者名/発表者名: 西村俊二, 代表
  • 学会等名: OMEG10
  • 発表場所: 大阪大学・吹田キャンパス
  • 年月日: 2010-03-08
• [学会発表] First decay experiment at the RIBF (2010)
  • 著者名/発表者名: Shunji Nishimura
  • 学会等名: The 10^<th> International Symposium on Origin of M Matterr and Evolution of the Galaxies(OMEG10)
  • 発表場所: Suits Campus, Osaka University
  • 年月日: 2010-03-08
• [学会発表] First Decay Experiment at the RIBF (2010)
  • 著者名/発表者名: 西村俊二
  • 学会等名: ICHOR-EFES International Symposium on New Facet of Spin-Isospin Responses (SIR2010)
  • 発表場所: 東京大学・本郷キャンパス(Invited)
  • 年月日: 2010-02-19
• [学会発表] First Decay Experiment at the RIBF (2010)
  • 著者名/発表者名: 西村俊二, 代表
  • 学会等名: CHOR-EFES International Symposium on New Facet of Spin-Isospin Responses (SIR2010)
  • 発表場所: 東京大学・本郷キャンパス
  • 年月日: 2010-02-19
• [学会発表] First decay experiment at the RIBF (2010)
  • 著者名/発表者名: Shunji Nishimura
  • 学会等名: ICHOR-EFES International Symposium on New Facet of Spin-Isospin Responses(SIR2010)
  • 発表場所: Koshiba-Hall, University of Tokyo
  • 年月日: 2010-02-19
• [学会発表] First Decay Spectroscopy at RIBF (2010)
  • 著者名/発表者名: 西村俊二
  • 学会等名: Nuclear Structure 2010
  • 発表場所: USA, Berkeley(Invited)
• [学会発表] First results from RIBF and the scope (2009)
  • 著者名/発表者名: 西村俊二
  • 学会等名: 3^<rd> Joint Meeting of Nuclear Physics Divisions of the APS and the JPS
  • 発表場所: USA・Hawaii
  • 年月日: 2009-10-13
• [学会発表] First results from RIBF and the scope (2009)
  • 著者名/発表者名: 西村俊二, 代表
  • 学会等名: 3^<rd> Joint Meeting of Nuclear Physics Divisions of the APS and the JPS
  • 発表場所: 米国・ハワイ島
  • 年月日: 2009-10-13
• [学会発表] First results from the RIBF and the scope (2009)
  • 著者名/発表者名: Shunji Nishimura
  • 学会等名: Workshop on Frontiers in Nuclear Atrophysics I
  • 発表場所: Hawaii(USA)
  • 年月日: 2009-10-13
• [学会発表] Decay spectroscopy experiments and spin-isospin (2008)
  • 著者名/発表者名: 西村俊二
  • 学会等名: ICHOR-EFES International Symposium on New Facet of Spin-Isospin Responses (SIR2008)
  • 発表場所: Saitama, Japan(Invited)
  • 年月日: 2008-10-30
• [学会発表] Decay spectroscopy experiments and spin-isospin (2008)
  • 著者名/発表者名: 西村俊二, 代表
  • 学会等名: ICHOR-EFES International Symposium on New Facet of Spin-Isospin Responses (SIR2008)
  • 発表場所: 埼玉県・和光市・理化学研究所
  • 年月日: 2008-10-30
• [学会発表] Decay Spectroscopy and Spin-Isospin (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Nishimura
  • 学会等名: ICHOR=EFES International Symposium on New Facet of Spin-Isospin Responses-Toward the Commissioning of SHARAQ Spectrometer (SIR2008)
  • 発表場所: 理化学研究所
  • 年月日: 2008-10-30
• [学会発表] 回転式シンチレーション検出器を用いた半減期測定装置の開発 (2008)
  • 著者名/発表者名: 西村俊二
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 近畿大学
  • 年月日: 2008-03-24
• [学会発表] Decay Spectroscopy experiments at the RIBF (2007)
  • 著者名/発表者名: 西村 俊二
  • 学会等名: 3^<rd> Japanese-German workshop on Nuclear Structure and Astrophysics
  • 発表場所: ドイツ・Frauenworth im Chiemsee
  • 年月日: 2007-10-01
• [学会発表] Beta decay study of neutron-rich nuclei at the RIBF (2007)
  • 著者名/発表者名: 西村 俊二
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2007-09-21