新手法による^<12>C(α,γ)^<16>O天体核反応率の精密測定

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11440077
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 嶋 達志 大阪大学, 核物理研究センター, 助手 (10222035)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大崎 敏郎 東京工業大学, 原子炉工学研究所, 助手 (80262327) ; 井頭 政之 東京工業大学, 原子炉工学研究所, 助教授 (10114852) ; 永井 泰樹 大阪大学, 核物理研究センター, 教授 (80028240)
• Keywords: 天体核物理 / 恒星 / 元素合成 / ヘリウム燃焼 / ^<12>C(α,γ)^<16>O

Research Abstract

重心系エネルギー約300keVでの^<12>C(α,γ)^<16>O反応は、恒星の進化、恒星内部での元素合成に大きな影響を与えるため、正確な断面積データが重要である。実際には300keV近傍での断面積は非常に小さく、直接測定が望めないため、断面積の大きい約1MeV以上の領域での測定データをもとに推定されている。ところが、1MeV以上の領域でも従来のデータが2〜3倍の範囲で食い違っており、天体物理学上の重大な問題となっている。そこで本研究では、パルスα線ビームと高感度即発γ線検出法を組み合わせた新しい測定方法により、断面積(特に100%近い誤差が残されているE2遷移成分)の高精度測定を図った。
前年度の開発研究の結果、
・^<12>C濃縮標的に不純物としてホウ素が混入しており、(α,n)反応によってバックグラウンド中性子を発生していること
・上記中性子が、^<12>C標的周辺のステンレス製ビームダクトおよびターゲットホルダーにおいて捕獲反応および
非弾性散乱を起こした際のγ線が主たるバックグラウンド信号となっていることが判明した。このため平成12年度は、
(1)中性子捕獲断面積の小さいアルミニウムを材料とするビームダクト、ターゲットホルダーの開発
(2)高純度^<12>C標的の開発
を行った。(1)の効果については、高純度(99.999%)天然炭素標的を用いてテスト測定をおこない、重心系エネルギー1.57MeV、ビーム軸に対して90°方向での信号対雑音比として、6:1というきわめて良好な結果を得た。
また、(2)については、ホウ素も最も有力な混入源と推測される、炭素蒸着装置の容器をホウ珪酸ガラス製のものからアクリル製のものに変更し、新たに^<12>C標的を製作中である。これらの改良により、1.5MeV〜1.6MeVにおける断面積の精密測定をまもなく実施し、^<12>C(α,γ)^<16>O天体核反応率の精度向上を図る予定である。