二重魔法数エキゾチック核Ni-78の質量精密測定

• Project Area: Nuclear matter in neutron stars investigated by experiments and astronomical observations
• Project/Area Number: 25105506
• 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): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000); Fiscal Year 2014: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000); Fiscal Year 2013: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
• Keywords: 不安定核 / 質量 / TOF検出器 / チェレンコフ検出器

Outline of Annual Research Achievements

本研究の最終目標は、陽子と中性子の数が極端にアンバランスな不安定原子核の質量を精度測定することである。特に中性子が過剰なエキゾチックな原子核を対象としている。中性子星を理解するためには、原子核の状態方程式EOSが不可欠であり、エキゾチック核の質量はEOSを決定するための鍵となる情報である。しかし、短寿命核の質量測定はこれまで困難であった。そこで我々は、寿命の短いエキゾチック核の質量を精密に測定するための重イオン蓄積リング『稀少RIリング』を発明し、理研RIビームファクトリーに建設した。これにより、これまで測定困難だったエキゾチック核の質量を高精度(Δm/m~10の-6乗)で測定することが可能となる。稀少RIリングはサイクロトロンと組み合わせることで、目的のエキゾチック核を1個ずつ識別でき、たとえ1個でも10の-6乗の精度で質量を決定する仕組みをそなえている。
理研のビームタイムに遅れが出ているため、稀少RIリングを用いた実験はH27年度からとなったが、この助成の具体的な目標とするチェレンコフ検出器の開発には成功した。
ウランビームから核分裂を利用して中性子過剰なエキゾチック核を生成する場合、多くのバックグラウンド核がビームに混入する。核破砕片分離装置での磁気剛性率とエネルギー損失による分離は十分でない。稀少RIリングへのビーム入射の頻度は100Hz程度であるため、稀少なRIのみ選び出す必要がある。そこで、チェレンコフ光を利用して目的の核の速度を選択し、効率よく稀少RIリングに入射する仕組みを開発した。H25年度に引き続き、放医研にてビーム試験を行い、56Fe 500MeV/uから生成される2次ビームに対してチェレンコフ光による速度選択を行い96%の効率で54Crを選択することに成功した。核破砕片分離装置BigRIPSに導入できる実機も製作済みである。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Cherenkov light detection as a velocity selector for uranium fission products at intermediate energies (2014)
  • Author(s): T. Yamaguchi, A. Enomoto, J. Kouno, S. Yamaki, S. Matsunaga, F. Suzaki, T. Suzuki, Y. Abe, D. Nagae, S. Okada, A. Ozawa, Y. Saito, K. Sawahata, A. Kitagawa, S. Sato
  • Journal Title: Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A Volume: 766 Pages: 123-125
  • DOI: 10.1016/j.nima.2014.04.021
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Charge and frequency resolved isochronous mass spectrometry in storage rings: First direct mass measurement of the short-lived neutron-deficient 51Co nuclide (2014)
  • Author(s): P. Shuai, H. S. Xu, X. L. Tu, Y. H. Zhang, B. H. Sun, Yu. A. Litvinov, X. L. Yan, K. Blaum, M. Wang, X. H. Zhou, et al.
  • Journal Title: Phys. Lett. B Volume: 735 Pages: 327-331
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2014.06.046
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A timing detector with pulsed high-voltage power supply for mass measurements at CSRe (2014)
  • Author(s): W. Zhang, X.L. Tu, M. Wang, Y.H. Zhang, H.S. Xu, Yu.A. Litvinov, K. Blaum, X.C. Chen, Z.G. Hu, W.J. Huang, et al.
  • Journal Title: Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A Volume: 755 Pages: 38-43
  • DOI: 10.1016/j.nima.2014.04.031
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Time-of-flight detectors with improved timing performance for isochronous mass measurements at the CSRe (2014)
  • Author(s): W. Zhang, X.L. Tu, M. Wang, Y.H. Zhang, H.S. Xu, Yu.A. Litvinov, K. Blaum, R.J. Chen, X.C. Chen, C.Y. Fu, et al.
  • Journal Title: Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A Volume: 756 Pages: 1-5
  • DOI: 10.1016/j.nima.2014.04.051
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Storage-ring mass spectrometry in Japan (2014)
  • Author(s): F. Suzaki, T. Yamaguchi, and the Rare-RI Ring collaboration
  • Journal Title: JPSJ Conf. Proc. Volume: 1
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Present status of the Rare-RI Ring facility at RIBF (2014)
  • Author(s): T. Yamaguchi
  • Organizer: STORI’14 - 9th International Conference on Nuclear Physics at Storage Rings
  • Place of Presentation: St Goar, Germany
  • Year and Date: 2014-09-28 – 2014-10-03
  • Invited
• [Presentation] A resonant Schottky pick-up for Rare-RI Ring at RIKEN (2014)
  • Author(s): F. Suzaki
  • Organizer: STORI’14 - 9th International Conference on Nuclear Physics at Storage Rings
  • Place of Presentation: St Goar, Germany
  • Year and Date: 2014-09-28 – 2014-10-03
• [Presentation] Electron capture of 140Pr and feasibility of storage ring experiments at RIKEN (2014)
  • Author(s): T. Yamaguchi
  • Organizer: EMMI Rapid Reaction Task Force, Non-Exponential Two-Body Weak Decays
  • Place of Presentation: Jena, Germany
  • Year and Date: 2014-07-06 – 2014-07-10
  • Invited
• [Presentation] 核子当り200MeV/uの重イオンタギング用チェレンコフ検出器の開発と性能評価 (2014)
  • Author(s): 榎本彩乃
  • Organizer: 日本物理学会2014年年会
  • Place of Presentation: 東海大学湘南キャンパス（神奈川県）
• [Presentation] Cherenkov light detection as a velocity selector for uranium fission products at intermediate energies (2013)
  • Author(s): T. Yamaguchi
  • Organizer: 8th International workshop on Ring imaging Cherenkov Detectors (RICH2013)
  • Place of Presentation: Hayama, Kanagawa, Japan