低エネルギー重陽子照射によるバブル核融合の成否に関する研究

• Project/Area Number: 14J10421
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Condensed matter physics I
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 本多 佑記 東北大学, 大学院理学研究科, 特別研究員(DC2)
• Project Period (FY): 2014-04-25 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000); Fiscal Year 2015: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 2014: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
• Keywords: 低エネルギー核反応 / バブル核融合 / 核融合 / 超音波 / 遮蔽効果 / 液体金属

Outline of Annual Research Achievements

液体リチウムに60keVの重陽子を照射し、キャビテーション内部の温度、密度の測定を試みた。実験を行うに当たり、液体金属の表面に形成される汚染膜は実験的な困難さを高める要因であったが、アルゴンガスを流し込みアウトガスの発生を抑制することによって改善を図り、 1×10-2 Pa 程度で実験を行うことにより測定可能時間が10時間以上に飛躍的に改善された。長時間の測定が可能となり、ビーム強度、超音波振幅、液体リチウム温度などを変化させ様々な条件で測定を行った。その結果、予期していたビーム照射時の放出陽子のエネルギースペクトル、収量に超音波照射on/offで変化は見られなかったが、ビームカレントの測定時に超音波照射on時に 1.8-2.8MeVの領域で225±93(2.4σ)の収量増加が見られた。カレント測定時に観測されるエネルギースペクトルは主にファラデーカップで発生するD(d,n)3He反応による2.4MeV中性子を起源としており、主要なイベントは6Li(n,t)4He 反応である。超音波照射のon/off以外には測定条件の違いはなく、上記の反応には超音波照射で増加する要因はないため、増幅は液体リチウム中のキャビテーションで生じたDD反応によるものであることが示唆される。そうであるならば、キャビテーションはリチウム表面から深さ40-200μmで発生していることになる。60keV重陽子のリチウム中での飛程は1.5μmであるため、キャビテーションの発生領域まで届いていない。その為、ビーム照射時のスペクトルに超音波照射on/offで変化が見られなかったと考えられる。スペクトル、収量の変化からキャビテーションの温度、密度を測定するためには振動系を再検討し、キャビテーションの発生領域をより表面に近づける必要がある。しかし、この増幅がDD反応であるならば、バブル核融合の直接的な観測となるため、現在はDD反応起源であることを確かめ、より増幅量を増やすことを目標として研究を続けている。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] A fast profile monitor with scintillating fiber hodoscopes for high-intensity photon beams (2016)
  • Author(s): T. Ishikawa, H. Fujimura, R. Hamano, R. Hashimoto, Y. Honda, T. Ishida, S. Kaida, H. Kanda, S. Kido, Y. Matsumura, M. Miyabe, K. Mizutani, I. Nagasawa, A. Nakamura, K. Nanbu, K. Nawa, S. Ogushi, H. Shimizu, H. Sugai, K. Suzuki, K. Takahashi, S. Takahashi, Y. Taniguchi, A.O. Tokiyasu, Y. Tsuchikawa, H. Yamazaki
  • Journal Title: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A Volume: 811 Pages: 124-132
  • DOI: 10.1016/j.nima.2015.12.027
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Current status of meson photoproduction experiments with FOREST (2015)
  • Author(s): T. Ishikawa, Q. He, Y. Honda, M. Miyabe, N. Muramatsu, H. Shimizu, Y.Tsuchikawa, H. Yamazaki
  • Journal Title: ELPH annual report, 2014 Volume: 5 Pages: 1-14
• [Journal Article] A method to measure the size of hadrons (2015)
  • Author(s): H. Shimizu, Q. He, Y. Honda, T. Ishikawa, S. Kido, M. Miyabe, Y. Matsumura, N. Muramatsu, A. Tokiyasu, Y. Tsuchikawa
  • Journal Title: ELPH annual report, 2014 Volume: 5 Pages: 22-26
• [Journal Article] Study for the charged particle detector using wave length shifting fibers and MPPC (2015)
  • Author(s): M. Miyabe, T. Abe, Y. Inoue, M. Sasagawa, Y. Honda, T. Ishikawa, S. Kido, T. Suda, Y. Tajima, A.O. Tokiyasu
  • Journal Title: ELPH annual report, 2014 Volume: 5 Pages: 89-94
• [Journal Article] Development of the liquid hydrogen target system for the e lectromagnetic calorimeter BGOegg (2015)
  • Author(s): N. Muramatsu, T. Ohta, M. Yosoi, Y. Ohashi, W.C. Chang, J.Y. Chen, S. Date, H. Goto, H. Hamano, T. Hashimoto, Q. H. He, K. Hicks, T. Hiraiwa, Y. Honda, T. Hotta, H. Ikuno, T. Ishikawa, I. Jaegle, Y. Kasamatsu, S. Kido, Y. Kon, S. Masumoto, Y. Matsumura, M. Miyabe, K. Mizutani, T. Nakano
  • Journal Title: ELPH annual report, 2014 Volume: 5 Pages: 106-112
• [Presentation] D_3^+ビーム照射による液体Bi,Pb中でのd(d,p)t反応の遮蔽ポテンシャル測定 (2015)
  • Author(s): 本多佑記，笠木治郎太
  • Organizer: 日本物理学会第70回年次大会
  • Place of Presentation: 早稲田大学 (東京都新宿区西早稲田)
  • Year and Date: 2015-03-24
• [Presentation] Screening potential of the d(d,p)t reaction in liquid In and Sn measured for 10 ≦ E_{D_3^+} ≦ 60 keV (2014)
  • Author(s): Y. Honda, J. kasagi
  • Organizer: Fourth Joint Meeting of the Nuclear Physics Divisions of the American Physical Society and The Physical Society of Japan
  • Place of Presentation: Waikoloa (USA)
  • Year and Date: 2014-10-09