きわめて不安定な原子核の表面にあらわれる中性子層核物質の探索によるEOSへの挑戦

• Project Area: Nuclear matter in neutron stars investigated by experiments and astronomical observations
• Project/Area Number: 15H00832
• 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: Saitama University
• Principal Investigator: 山口 貴之 埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (10375595)
• 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: 実験核物理 / 不安定核 / 半径 / 中性子スキン

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、安定核からきわめて中性子過剰な不安定核まで、さまざまな原子核の核物質半径と陽子半径を独立かつ同時に精密測定し、中性子スキン厚（中性子分布と陽子分布の差）を高精度で定量化することを目的とする。それにより中性子星の解明に必要な核物質状態方程式のなかの不確定性が依然大きい、密度依存対称エネルギー１次微係数Lに強い制限を与える。
核物質半径は従来から用いてきた手法を用いる。すなわち、反応断面積を測定し、グラウバー解析を行って決定する。陽子半径は、最近我々が開発した方法で、荷電変化断面積を測定し、改良したグラウバー解析を適用して決定する。反応断面積と荷電変化断面積は同時測定が可能なため、中性子スキン厚をひとつの反応実験だけで決定することができる。
平成２７年度は、放医研において電荷の識別に重要なイオンチェンバーの開発を進めた。イオンチャンバーの圧力を上げることで分解能を向上させることに成功した。また読み出しチャンネル数を増やし統計処理をほどこすことによっても分解能を向上できることが分かった。さらにイオンチャンバー内で発生するデルタ線の挙動をシミュレーションと実測により明らかにした。
平成２８年度は、理研RIビームファクトリーの破砕片分離装置BigRIPSにて実験を行なった。核子あたり345MeVのエネルギーの238Uビームから、飛行核分裂によってNi同位体、58Ni～78Niまでを生成し、それらの反応断面積と荷電変化断面積を同時に測定した。測定原理はトランスミッション法による。すなわち、反応標的をBigRIPSの中間焦点位置F5に炭素を設置し、その上流と下流で、Brho-ΔE-TOF法により事象ごとに粒子識別する。得られた粒子数の変化から断面積を得ることができる。データは目下解析中であるが、広い質量数範囲で、中性子スキン厚を出すことができるだろう。

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

• [Journal Article] Investigations of charge-changing processes for light proton-rich nuclei on carbon and solid-hydrogen targets (2017)
  • Author(s): K. Sawahata, A. Ozawa, Y. Saito, Y. Abe, Y. Ichikawa, N. Inaba, Y. Ishibashi, A. Kitagawa, S. Matsunaga, T. Moriguchi, D. Nagae, S. Okada, S. Sato, S. Suzuki, T. Suzuki, Y. Takeuchi, T. Yamaguchi, J. Zenihiro,
  • Journal Title: Nucl. Phys. A Volume: 961 Pages: 142-153
  • DOI: 10.1016/j.nuclphysa.2017.02.012
  • Peer Reviewed
• [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] Density distribution of 8Li and 8B and capture reaction at low energy (2015)
  • Author(s): G. W. Fan, M. Fukuda, D. Nishimura, X. L. Cai, S. Fukuda, I. Hachiuma, C. Ichikawa, T. Izumikawa, M. Kanazawa, A. Kitagawa, et al.
  • Journal Title: Phys. Rev. C Volume: 91 Issue: 1 Pages: 0146141-5
  • DOI: 10.1103/physrevc.91.014614
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Reaction cross sections for 8He and 14B on proton target for the separation of proton and neutron density distributions (2015)
  • Author(s): M. Tanaka, M. Fukuda, D. Nishimura, S. Suzuki, M. Takechi, M. Mihara, K. Matsuta, Y. Morita, Y. Kamisho, J. Ohno, et al.
  • Journal Title: JPS Conf. Proc. Volume: 6 Pages: 0200261-6
  • DOI: 10.7566/jpscp.6.020026
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Nucleon Density Distribution of the Proton Drip-Line Nucleus 12N Studied via Reaction Cross Sections (2015)
  • Author(s): M. Fukuda, Y. Morita, D. Nishimura, M. Takechi, K. Iwamoto, M. Wakabayashi, Y. Kamisho, J. Ohno, M. Tanaka, R. Kanbe, et al.
  • Journal Title: JPS Conf. Proc. Volume: 6 Pages: 0301031-3
  • DOI: 10.7566/jpscp.6.030103
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Velocity-dependent transverse momentum distribution of fragments produced from 40Ar+9Be at 95 MeV/nucleon (2015)
  • Author(s): S. Momota, I. Tanihata, A. Ozawa, M. Notani, K. Yoshida, K. Morimoto, T. Yamaguchi, T. Onishi, A. Yoshida, Y. X. Watanabe, Z. Liu, and A. Ono
  • Journal Title: Phys. Rev. C Volume: 92 Issue: 2 Pages: 024608-024608
  • DOI: 10.1103/physrevc.92.024608
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] 13,14,17Cの反応断面積測定と密度分布 (2016)
  • Author(s): 加藤郁磨
  • Organizer: 日本物理学会2016年秋季大会
  • Place of Presentation: 宮崎大学（宮崎県・宮崎市）
  • Year and Date: 2016-09-21
• [Presentation] RI beam experiments with storage rings -present and future- (2016)
  • Author(s): T. Yamaguchi
  • Organizer: 藤原セミナー
  • Place of Presentation: 下田東急ホテル（静岡県・下田市）
  • Year and Date: 2016-07-06
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 多層電極型イオンチェンバーに於けるδ線の観測 (2016)
  • Author(s): 竹内勇貴
  • Organizer: 日本物理学会2016年年次大会
  • Place of Presentation: 東北学院大学（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2016-03-19
• [Presentation] 荷電変化反応による陽子分布半径の測定 (2016)
  • Author(s): 山口貴之
  • Organizer: RCNP研究会「全反応断面積及び荷電変化断面積による陽子・中性子半径の研究の現状と展望」
  • Place of Presentation: 大阪大学核物理研究センター（大阪府吹田市）
  • Year and Date: 2016-01-12
  • Invited
• [Presentation] きわめて不安定な原子核の表面にあらわれる中性子層核物質の探索によるEOSへの挑戦 (2015)
  • Author(s): 山口貴之
  • 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（神奈川県三浦郡）
  • Year and Date: 2015-09-17