新型飛行時間検出器によるNi同位体の質量測定

• Project Area: Nuclear matter in neutron stars investigated by experiments and astronomical observations
• Project/Area Number: 15H00830
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 小沢 顕 筑波大学, 数理物質系, 教授 (80260214)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000); Fiscal Year 2016: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000); Fiscal Year 2015: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
• Keywords: 飛行時間測定 / 質量測定 / 実験核物理 / 飛行時間検出器

Outline of Annual Research Achievements

中性子星合体は、ウランなどの重元素合成過程（R過程）の有力な候補と見なされている。中性子星合体でR過程が達成できるかはその外殻構造にもよる。中性子星の外殻は、中性子過剰核に支配されていると考えられているが、その構造は明らかではない。本研究の目的は、質量が測定されていない中性子過剰核74Niから78NiまでのNi同位体の質量を測定し、中性子星の外殻構造を明らかにすることである。質量測定は、最近、理研RIビームファクトリーに完成した稀少RIリングでの飛行時間測定で行う。本研究の予算では、質量測定の要となる飛行時間測定用検出器の開発を行っている。平成２８年度は、以下の開発を行った。１）検出効率向上のために薄膜の前方及び後方に放出する電子に対し、それぞれ最適な電場となるように電極形状を改良した。２）稀少RIリング実験でのビームサイズに対応できるようにφ42mmのMCPを備えた大型機を作成した。１）については、重イオンビームに対して前方検出、後方検出ともに最大99%の検出効率と～40psの時間分解能を得ることができた。２）では、重イオンビームに対して最大99%の検出効率と～60psの時間分解能を得ることができたが、最大で約180 psの時間差の位置依存性が観測された。これは電場と磁場の不均一に起因すると考えている。
今後は、電場と磁場の均一性を向上し、位置依存性を100ps以下にする。薄膜もこれまでのマイラー膜（厚さ２ミクロン）から、さらに薄い炭素薄膜（～100 nm）に交換する。これらが達成できれば、2017年秋にも予定されている稀少RIリングでの74Niの質量測定実験に使用する予定である。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] GSI(ドイツ)
• [Int'l Joint Research] IMP(中国)
• [Journal Article] Reaching time resolution of less than 10 ps with plastic scintillation detectors (2016)
  • Author(s): J.W. Zhao, B.H. Sun, I. Tanihata, S. Terashima, L.H. Zhu, A. Enomoto, D. Nagae, T. Nishimura, S. Omika, A. Ozawa, Y. Takeuchi, T. Yamaguchi
  • Journal Title: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A Volume: 823 Pages: 41-46
  • DOI: 10.1016/j.nima.2016.03.106
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] First direct mass measurements of stored neutron-rich 129,130,131Cd isotopes with FRS-ESR (2016)
  • Author(s): R. Knobel et al.
  • Journal Title: Physics Letters B Volume: 754 Pages: 288-293
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] New results from isochronous mass measurements of neutron-rich uranium fission fragments with the FRS-ESR-facility at GSI (2016)
  • Author(s): R. Knobel et al.
  • Journal Title: Eur. Phys. J. A Volume: 52 Pages: 138-138
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Identification of the Lowest T = 2, Jπ = 0+ Isobaric Analog State in 52Co and Its Impact on the Understanding of β-Decay Properties of 52Ni (2016)
  • Author(s): X. Xu et al.
  • Journal Title: Physical Review Letters Volume: 117 Pages: 182503-182503
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Spatial distributions of photons in plastic scintillator detected by multi-anode photomultiplier for heavy-ion position determination (2015)
  • Author(s): S. Omika, T. Yamaguchi, M. Fukuda, A. Kitagawa, S. Matsunaga, D. Nagae, D. Nishimura, T. Nishimura, A. Ozawa, S. Sato, K. Sawahata, T. Suzuki, Y. Takeuchi
  • Journal Title: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A Volume: 797 Pages: 247-254
  • DOI: 10.1016/j.nima.2015.06.050
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Isochronous field study of the Rare-RI Ring (2015)
  • Author(s): Y. Abe, Y. Yamaguchi, M. Wakasugi, T. Uesaka, A. Ozawa, F. Suzaki, D. Nagae, H. Miura, T. Yamaguchi and Y. Yano
  • Journal Title: Physica Scripta Volume: T166 Pages: 014047-014047
  • DOI: 10.1088/0031-8949/2015/t166/014047
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 理研 RI ビームファクトリー稀少 RI リングの建設 (2015)
  • Author(s): 山口由高、若杉昌徳、阿部康志、洲嵜ふみ、長江大輔、大甕舜一朗、三浦宙、Naimi SARAH、Ge ZHUANG、山口貴之、小沢顕、上坂友洋、大西純一、菊池崇志、込山美咲、熊谷桂子、徳地明、藤縄雅、眞家武士、山澤秀行、柳澤善行、渡邉裕、矢野安重
  • Journal Title: 日本加速器学会誌「加速器」 Volume: 12 Pages: 132-141
• [Presentation] Development of Secondary Electron Time Detector for Ion Beams (2016)
  • Author(s): S. Suzuki
  • Organizer: International Nuclear Physics Conference (INPC2016)
  • Place of Presentation: Adelaide Convention Center, Australia
  • Year and Date: 2016-09-11
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 質量測定用飛行時間検出器の開発 (2016)
  • Author(s): 鈴木伸司
  • Organizer: 日本物理学会第71回年次大会
  • Place of Presentation: 東北学院大（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2016-03-19
• [Presentation] Mass measurements with Rare-RI Ring at RIBF (2015)
  • Author(s): A. Ozawa
  • Organizer: 2015 SKLTP-BLTP Joint Workshop on Physics of Strong Interaction
  • Place of Presentation: Ronghu Lake Hotel, Guilin, China
  • Year and Date: 2015-10-30
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] RIビーム飛行時間検出器の開発 (2015)
  • Author(s): 鈴木伸司
  • Organizer: 日本物理学会2015年秋季大会
  • Place of Presentation: 大阪市立大学（大阪府大阪市）
  • Year and Date: 2015-09-25
• [Presentation] Present status of Rare-RI Ring project at RIBF (2015)
  • Author(s): 小沢顕
  • Organizer: 「実験と観測で解き明かす中性子星の核物質」第4回研究会
  • Place of Presentation: 湘南国際村センター（神奈川県葉山町）
  • Year and Date: 2015-09-17
  • Invited
• [Presentation] Day-one experiment with R3 (2015)
  • Author(s): A. Ozawa
  • Organizer: OEDO-SHARAQ International Collaboration Workshop
  • Place of Presentation: 東大CNS実験準備棟（埼玉県和光市）
  • Year and Date: 2015-09-08
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] RIビーム飛行時間検出器の開発 (2015)
  • Author(s): 小沢顕
  • Organizer: H26年度HIMAC共同利用研究成果発表会
  • Place of Presentation: ホテルポートプラザちば（千葉県千葉市）
  • Year and Date: 2015-04-20
  • Invited