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2014 Fiscal Year Annual Research Report

中性子過剰な中低密度核物質の物性

Planned Research

Project AreaNuclear matter in neutron stars investigated by experiments and astronomical observations
Project/Area Number 24105005
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

中村 隆司  東京工業大学, 理工学研究科, 教授 (50272456)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 下浦 享  東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (10170995)
Project Period (FY) 2012-06-28 – 2017-03-31
Keywords中性子星 / 不安定核 / 中性子スキン / 核物質の状態方程式 / 中性子ハロー / ダイニュートロン相関 / 非束縛核 / 少数核子系
Outline of Annual Research Achievements

本研究は、不安定核ビームを用いた中性子過剰核の直接反応により、標準核密度から低密度に至る中性子過剰核物質の物理的性質を調べ、中性子星の構造の解明を目指している。具体的には①中性子スキン核の核応答の研究、②希薄核密度物質中でのダイニュートロン相関の研究、③中性子数が非常に過剰な非束縛原子核の探索、という3課題に取り組んでいる。H26年度およびH27年度(H26年度の繰り越し分)については以下の成果を得ている。
①中性子過剰カルシウム同位体48,50,52Caのクーロン励起実験によるピグミー共鳴の観測をめざし、その実験の主要検出器の一つとなるガンマ線検出器アレー(CATANA)の建設を進めている。H27年度には、H26年度の繰り越し予算を利用して、前年度に決定したガンマ線検出器アレーのデザインに基づき全体の約半分を構成するCsI(Na)シンチレータを量産した。またCsI(Na)に取りつける光検出器とその高電圧印加装置の整備を行った。これらの検出器の性能テストを行い、ここで製作したほぼ全ての結晶が本研究で要求される性能を満たしていることを確認した。
②2中性子ハロー核22C,19Bのクーロン分解反応の解析を引き続き行った。並行して変形ハロー核の候補となっている29Neのクーロン分解・核力分解反応の解析を進めた。
③非束縛核25,26Oの探索実験の解析を引き続き進め、国際会議でプレリミナリーな結果について報告を行った。非束縛核27,28Oの探索実験に向け、ドイツGSIで開発された中性子検出器アレーNeuLANDを理化学研究所に輸送し設置した。一方、二重荷電交換反応4He(8He,8Be)を用いた4中性子系(テトラ中性子)探査実験の解析が完了し、学位論文となった。次世代中性子検出器開発はプロトタイプの仕様が決まり、その製作および具体的な読出しシステムを検討した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究は、中性子数が過剰な核物質の物理的性質を探り、中性子星の構造に制限を与えることを目的としている。具体的には①中性子スキン核の核応答の研究、②希薄核密度物質中でのダイニュートロン相関の研究、③中性子数が非常に過剰な非束縛原子核の探索、の3課題に取り組んでいる。
①については、中性子スキン核である48,50,52Caのピグミー共鳴測定実験のため、ガンマ線検出器アレー(CATANA)の建設を進めている。シンチレータからの光を読み出す光電子増倍管とその高電圧印加装置を整備し、さらにCsI(Na)シンチレータ結晶を48個量産した。シンチレータと光電子増倍管を組み合わせ、48個全ての性能測定を行い、ほぼすべての結晶が本研究で要求される性能(662 keVのガンマ線の対するエネルギー分解能(FWHM)<9.5%)であることが確認できた。
②については、29Neが変形ハロー核であることを示す前駆的証拠を得た。
③については、非束縛核25O,26O,18B,21Cの解析を進め、質量、エネルギー準位の最終値が得られた。さらにテトラ中性子系の共鳴準位に相当すると考えられるピークをを初めて観測するなど、計画以上の進展がみられる。①②は研究がほぼ順調に進んでおり、③では計画以上に研究が進んでいることから、全体としてはおおむね順調に進んでいる、とした。

Strategy for Future Research Activity

①についてはγ線カロリメータ(CATANA)に用いられるCsI結晶の購入を終え、テストの後インストールの準備に入る。
②中性子ハロー核22C, 19Bのクーロン分解反応実験のデータ解析を引き続き進める。29Neの分解反応実験のデータ解析を完結させ、結果を論文としてまとめる。
③25O,26O, テトラ中性子のデータ解析を完結させ、結果を論文としてまとめる。28O実験の準備を進め、H27年度中に実験を行う。

  • Research Products

    (38 results)

All 2015 2014 Other

All Int'l Joint Research (6 results) Journal Article (10 results) (of which Int'l Joint Research: 9 results,  Peer Reviewed: 10 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (20 results) (of which Int'l Joint Research: 12 results,  Invited: 10 results) Remarks (2 results)

  • [Int'l Joint Research] GANIL(国立重イオン加速器研究所)/LPC-CAEN(カン素粒子物理学研究所)/IPN ORSAY(オルセー核物理研究所)(フランス)

    • Country Name
      FRANCE
    • Counterpart Institution
      GANIL(国立重イオン加速器研究所)/LPC-CAEN(カン素粒子物理学研究所)/IPN ORSAY(オルセー核物理研究所)
  • [Int'l Joint Research] GSI(重イオン研究所)/Technical University of Darmstadt(ドイツ)

    • Country Name
      GERMANY
    • Counterpart Institution
      GSI(重イオン研究所)/Technical University of Darmstadt
  • [Int'l Joint Research] Univ. of Surrey/Univ. of York(英国)

    • Country Name
      UNITED KINGDOM
    • Counterpart Institution
      Univ. of Surrey/Univ. of York
  • [Int'l Joint Research] Seoul National University(韓国)

    • Country Name
      KOREA (REP. OF KOREA)
    • Counterpart Institution
      Seoul National University
  • [Int'l Joint Research] Saint Mary’s University(カナダ)

    • Country Name
      CANADA
    • Counterpart Institution
      Saint Mary’s University
  • [Int'l Joint Research]

    • # of Other Countries
      1
  • [Journal Article] Time-stamping system for nuclear physics experiments at RIKEN RIBF2015

    • Author(s)
      H. Baba, T. Ichihara, T. Ohnishi, S. Takeuchi, K. Yoshida, Y. Watanabe, S. Ota, S. Shimoura, K. Yoshinaga
    • Journal Title

      Nucl. Instr. Meth. A

      Volume: 777 Pages: 75-79

    • DOI

      10.1016/j.nima.2014.12.051

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Observation of a p-Wave One-Neutron Halo Configuration in 37Mg2014

    • Author(s)
      N. Kobayashi, T.Nakamura, Y.Kondo, Y.Togano et al.
    • Journal Title

      Physical Review Letters

      Volume: 112 Pages: 242501-1-5

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.112.242501

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Deformation-Driven p-Wave Halos at the Drip Line: 31Ne2014

    • Author(s)
      T. Nakamura, N. Kobayashi, Y. Kondo, Y. Togano, et al.
    • Journal Title

      Physical Review Letters

      Volume: 112 Pages: 142501-1-5

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.112.142501

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Shell and shape evolution at N = 28: The 40Mg ground state2014

    • Author(s)
      H. L. Crawford, Y. Kondo, T. Nakamura, S. Shimoura, Y.Togano, et al.
    • Journal Title

      Physical Review C

      Volume: 89 Pages: 041303(R)-1-5

    • DOI

      10.1103/PhysRevC.89.041303

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Quadrupole collectivity in island-of-inversion nuclei 28, 30Ne and 34, 36Mg2014

    • Author(s)
      S. Michimasa, T. Nakamura, Y. Togano, et al.
    • Journal Title

      Physical Review C

      Volume: 89 Pages: 054307-1-9

    • DOI

      10.1103/PhysRevC.89.054307

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Neutron occupancy of the 0d5/2 orbital and the N=16 shell closure in 24O2014

    • Author(s)
      K.Tshoo, T. Nakamura, Y. Kondo, S. Shimoura, et al.
    • Journal Title

      Physics Letters B

      Volume: 739 Pages: 19-22

    • DOI

      10.1016/j.physletb.2014.10.033

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Elastic scattering of 25Al+p to explore the resonance structure in 26Si2014

    • Author(s)
      H. S. Jung, Y. Togano, T. Teranishi, et al.
    • Journal Title

      Physical Review C

      Volume: 90 Pages: 035805-1-8

    • DOI

      10.1103/PhysRevC.90.035805

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Rotational level structure of sodium isotopes inside the "island of inversion"2014

    • Author(s)
      P. Doornenbal, Y. Kondo, Y. Togano et al.
    • Journal Title

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      Volume: 2014 Pages: 053D01-1-9

    • DOI

      10.1093/ptep/ptu057

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Isobaric analog resonances of Mg-31 and the border of the island of inversion2014

    • Author(s)
      N. Imai, M. Mukai, J. Cederkall, H. Aghai, P. Golubev, H. T. Johansson, D. Kahl, J. Kurcewics, T. Teranishi, and Y.X. Watanabe
    • Journal Title

      Physical Review C

      Volume: 90 Pages: 011302-1-6

    • DOI

      10.1103/PhysRevC.90.011302

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] xamination of the role of the O-14(alpha, p)F-17 reaction rate in type-I x-ray bursts2014

    • Author(s)
      J. Hu, J.J. He, A. Parikh, S.W. Xu, H. Yamaguchi, D. Kahl, P. Ma, J. Su, H.W. Wang, T. Nakao, Y. Wakabayashi, T. Teranishi, K.I. Hahn, J.Y. Moon, H.S. Jung, T. Hashimoto, A.A. Chen, D. Irvine, C.S. Lee, and S. Kubono
    • Journal Title

      Physical Review C

      Volume: 90 Pages: 025803-1-7

    • DOI

      10.1103/PhysRevC.90.025803

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] ガンマ線カロリメータCATANAのシミュレーション2015

    • Author(s)
      四方瑞紀,中村隆司,栂野泰宏,近藤洋介
    • 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
    • Year and Date
      2015-03-21 – 2015-03-24
  • [Presentation] 中性子過剰19Bの相互作用断面積2015

    • Author(s)
      齊藤敦美,近藤洋介,中村隆司他
    • 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
    • Year and Date
      2015-03-21 – 2015-03-24
  • [Presentation] 19,20,22Cの反応断面積2015

    • Author(s)
      栂野泰宏、中村隆司他
    • 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
    • Year and Date
      2015-03-21 – 2015-03-24
  • [Presentation] ピグミー共鳴測定用LaBr3検出器のエネルギー較正2015

    • Author(s)
      尾崎友志,中村隆司,栂野泰宏他
    • 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
    • Year and Date
      2015-03-21 – 2015-03-24
  • [Presentation] γ-ray detector CATANA for E1 response of neutron-rich nuclei2015

    • Author(s)
      栂野泰宏
    • Organizer
      ELPH Calorimeter Workshop
    • Place of Presentation
      東北大学電子光理学研究センター、宮城県仙台市
    • Year and Date
      2015-03-09 – 2015-03-10
  • [Presentation] Nuclear Matter in Neutron Stars by Experimental and Astronomical Observations2015

    • Author(s)
      T. Nakamura
    • Organizer
      Hadrons and Hadron Interactions in QCD 2015
    • Place of Presentation
      京都大学基礎物理学研究所、京都府京都市
    • Year and Date
      2015-03-02 – 2015-03-06
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Study of nuclei near and beyond the neutron drip line at SAMURAI at RIBF2015

    • Author(s)
      T. Nakamura
    • Organizer
      International Workshop on “Critical Stability in Few-body Systems”
    • Place of Presentation
      理化学研究所、埼玉県和光市
    • Year and Date
      2015-01-26 – 2015-01-30
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Nucleon transfer reactions at intermediate energy to exotic nuclei using inverse kinematics2014

    • Author(s)
      S. Shimoura
    • Organizer
      ECT* Workshop on `From nuclear structure to particle-transfer reactions and back II'
    • Place of Presentation
      Trento, Italy
    • Year and Date
      2014-11-10 – 2014-11-10
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Nuclear Structure near and beyond the neutron drip line probed by breakup reactions2014

    • Author(s)
      T. Nakamura
    • Organizer
      International Symposium on Physics of Unstable Nuclei
    • Place of Presentation
      Ho Chi Minh City, Vietnam
    • Year and Date
      2014-11-03 – 2014-11-08
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Development of the new gamma-ray calorimeter for the measurement of Pigmy Dipole Resonance2014

    • Author(s)
      M.Shikata, T.Nakamura, Y.Togano, Y.Kondo
    • Organizer
      4th Joint Meeting of the APS Division of Nuclear Physics and the Physical Society of Japan
    • Place of Presentation
      Waikokoa, Hawaii, USA
    • Year and Date
      2014-10-07 – 2014-10-11
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Simulation of two neutron detection for invariant mass spectroscopy of unstable nuclei2014

    • Author(s)
      J.Tsubota
    • Organizer
      4th Joint Meeting of the APS Division of Nuclear Physics and the Physical Society of Japan
    • Place of Presentation
      Waikokoa, Hawaii, USA
    • Year and Date
      2014-10-07 – 2014-10-11
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Experimental study of 25O and 26O by using SAMURAI at RIBF2014

    • Author(s)
      Y.Kondo
    • Organizer
      4th Joint Meeting of the APS Division of Nuclear Physics and the Physical Society of Japan
    • Place of Presentation
      Waikokoa, Hawaii, USA
    • Year and Date
      2014-10-07 – 2014-10-11
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Reaction cross section of 22C2014

    • Author(s)
      Y. Togano
    • Organizer
      4th Joint Meeting of the APS Division of Nuclear Physics and the Physical Society of Japan
    • Place of Presentation
      Waikokoa, Hawaii, USA
    • Year and Date
      2014-10-07 – 2014-10-11
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Investigation of the symmetry energy using electric dipole response of neutron-rich nuclei2014

    • Author(s)
      栂野泰宏
    • Organizer
      「実験と観測で解き明かす中性子星の核物質」第3回研究会
    • Place of Presentation
      熱川温泉、静岡県賀茂郡東伊豆町
    • Year and Date
      2014-09-23 – 2014-09-24
    • Invited
  • [Presentation] Charge exchange reactions of RI-beams using SHARAQ spectrometer2014

    • Author(s)
      S. Shimoura
    • Organizer
      NUBA Conference Series-1: Nuclear Physics and Astrophysics in Antalya
    • Place of Presentation
      Antalya, Turkey
    • Year and Date
      2014-09-15 – 2014-09-21
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Status of new calorimeter CATANA2014

    • Author(s)
      栂野泰宏
    • Organizer
      SAMURAI International Collaboration Workshop
    • Place of Presentation
      東北大学、宮城県仙台市
    • Year and Date
      2014-09-08 – 2014-09-09
  • [Presentation] Island of Inversion Studied by Coulomb and Nuclear Breakup2014

    • Author(s)
      T. Nakamura
    • Organizer
      PKU-CUSTIPEN Nuclear Reaction Workshop, “Reactions and Spectroscopy of Unstable Nuclei”
    • Place of Presentation
      Peking Univ., Beijing, China
    • Year and Date
      2014-08-10 – 2014-08-14
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 中性子過剰核の電気双極子応答と核物質の状態方程式2014

    • Author(s)
      栂野泰宏
    • Organizer
      「宇宙核物理実験の現状と将来」研究会
    • 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
      2014-08-07 – 2014-08-08
    • Invited
  • [Presentation] Coulomb and nuclear breakup of exotic nuclei near the neutron drip line2014

    • Author(s)
      T. Nakamura
    • Organizer
      ECT* Workshop “Breakup Reactions of Exotic Nuclei and Related Topics”
    • Place of Presentation
      ECT*, Trento, Italy
    • Year and Date
      2014-07-16 – 2014-07-18
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Weakly bound and unbound few-body nucleonic systems2014

    • Author(s)
      T. Nakamura
    • Organizer
      Workshop “Few-body universality in atomic and nuclear physics: Recent Experimental and Theoretical Advances"
    • Place of Presentation
      University of Washington, Seattle, USA
    • Year and Date
      2014-05-12 – 2014-05-16
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Remarks] 中性子が多い原子核に現れる特異構造を解明

    • URL

      http://www.titech.ac.jp/news/2014/027409.html

  • [Remarks] 中性子ハローがマグネシウム同位体にも出現

    • URL

      http://www.titech.ac.jp/news/2014/027999.html

URL: 

Published: 2017-01-06   Modified: 2022-02-03  

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