2016 Fiscal Year Research-status Report
強い相互作用で探る原子核中の弱い相互作用による遷移
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15K05104
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
藤田 佳孝 大阪大学, 核物理研究センター, 招へい教授 (60093457)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
民井 淳 大阪大学, 核物理研究センター, 准教授 (20302804)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 弱い相互作用 / ベータ崩壊 / 強い相互作用 / 荷電交換反応 / ガモフ・テラー遷移 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
宇宙でのミクロで動的な元素合成に目を向けると、弱い相互作用の働き、その中でも特にガモフテラー遷移(GT遷移)の寄与が大きい。巨星の超新星爆発や中性子星の融合に伴う高温高密度状態でのニュートリノ起源の元素合成はその典型的な例である。しかし弱い相互作用そのものを使っての元素合成研究は、その相互作用の弱さ故に絶望的である。
そこで、一定の条件の下では強い相互作用で起こる荷電交換反応が逆ベータ崩壊のように振る舞い、しかも高励起状態への遷移の研究が可能であることに目をつけた。GT遷移の詳細を、この高分解能荷電交換反応と、核破砕装置により生成される不安定核のベータ崩壊実験を用い研究する。原子核に於けるGT遷移の全体像を理解しようとしている。
sd-殻核、30SiからのGT遷移の研究のための、高分解能(3He,t)荷電交換反応実験を大阪大学核物理研究センターにおいて行った。更に、二重ベータ崩壊を起こす核として知られる重い原子核である116Cd、116Sn 原子核の研究もおこなった。これらの原子核は、、イタリア・ドイツの研究者の注目を集め、国際合同チームでの実験となった。得られた実験のデータ解析を進めている。
フランス・GANIL 研究所では、大阪において今まで調べてきたpf-殻原子核、58Ni, 60Ni, 62Ni のミラー核である陽子過剰 pf-殻核のベータ崩壊実験によるGT遷移の研究を行った。この実験は技術開発でベータ崩壊研究の精度が上がった事、また大阪での研究の精度が上がった事に対応する再実験である。スペイン・バレンシア、フランス・ボルドーグループとの共同研究である。
以前行った実験データの解析がまとまり、pf-殻原子核48TiからのGT遷移の論文を発表し、sd-殻核18O核、26Mg核からのGT遷移の研究性かを論文にまとめつつある。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究における両輪は、荷電交換反応実験とベータ崩壊実験である。大阪大学核物理研究センターでの荷電交換反応実験は、一部GT遷移研究における新しいデータを得たが、最高のデータにはならなかった。積み残しができた。現在加速器グループの協力も仰ぎ、最高のデータが得られなかった原因を調査している。
一方、H28年7月にスペイン、フランスとの共同研究で、フランスGANIL研究所でベータ崩壊実験を行った。現在そのデータの解析を、日本、フランスで進めている。
過去のデータの解析から見つかった新しい知見の、物理的意義及びその解釈に関する研究が進みつつある。従来、荷電交換反応によるGT遷移研究において、よく知られたGT核励起は、10MeV 程度以上の高い励起エネルギーに見られるGT 巨大共鳴（GTGR）状態であった。しかしここ数年のデータ解析の蓄積により、このGTGRと同程度の強度を持つ「低励起スーパ GT状態（LeSGT 状態）」の存在を系統的に確立しつつある。（第一報の論文はPhysical Review Letters 誌に掲載された。）これは新潟大学、京都大学、理化学研究所、ミシガン州立大学の理論研究者とも共同研究する形で進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究の目的であるGT遷移の研究を、着実に進める。実験手段として両輪を成すのは、1)荷電交換反応と2)ベータ崩壊による研究であるが、それぞれの手段による実験、及びデータ解析を順次行っている。まずは、上記進捗状況に書いた積み残しの部分である。
1）低励起スーパ GT状態（LeSGT 状態）の系統的研究を更に進める。
2）pf-殻核のうち、陽子数が奇数である原子核に対して荷電交換反応実験を行うと、娘核での陽子数が偶数になり、陽子崩壊の閾値が高くなり、今までより高励起状態までの個別状態を見る事ができると予想される。大阪大学核物理研究センターでの新たな実験を目指す。
3）フランス・GANIL 研究所で、原子核における荷電スピン量子数に基づく対象性がどの程度良く成り立つかを検証するベータ崩壊実験おこなった。解析を進める。
4）ドイツ・ドレスデンのグループと、二重ベータ崩壊の共同実験を始めた。大阪での荷電交換反応実験のデータを活かした共同研究に育てる。
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| Causes of Carryover |
責任者の藤田はH27年度で退職し、H28年度に使用可能な校費が無くなる事が分かっていた。
節約しながらも従来通りの研究活動を続けた事により、H27年度末の繰越額約30万円から、H28年度末の繰越額は約10万円と相当減少している。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
H29年度への繰越金も、研究活動を維持する為有効に使う予定である。
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[Journal Article] β decay of the exotic Tz = －2 nuclei 48Fe ,52Ni, and 56Zn2016
Author(s)
S. E. A. Orrigo, B. Rubio, Y. Fujita, W. Gelletly, J. Agramunt, A. Algora, P. Ascher, B. Bilgier, B. Blank et al.
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Journal Title
PHYSICAL REVIEW C
Volume: 93
Pages: 044336 1-18
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] New neutron-deficient isotopes from 78Kr fragmentation2016
Author(s)
B. Blank, T. Goigoux, P. Ascher, M. Gerbaux, J. Giovinazzo, S. Gr´evy, T. Kurtukian Nieto, C. Magron, J. Agramunt, A. Algora, A. Montaner-Piza, B. Rubio, D. S. Ahn, P. Doornenbal, N. Fukuda, Y. Shimizu, P.-A. Soderstrom, T. Sumikama, H. Suzuki, H. Takeda, J. Wu, Y. Fujita, M. Tanaka et. al
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Journal Title
PHYSICAL REVIEW C
Volume: 93
Pages: 061301(R) 1-5
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] High-resolution study of Gamow-Teller transitions in the 48Ti(3He ,t)48V reaction2016
Author(s)
E. Ganioglu, H. Fujita, B. Rubio, Y. Fujita, T. Adachi, A. Algora, M. Csatl´os, J.M. Deaven, E. Estevez-Aguado, C.J. Guess, J. Guly´as, K. Hatanaka, M. Honma, D. Ishikawa, H. Matsubara, H. J. Ong, T. Otsuka, G. Perdikakis, C. Scholl, Y. Shimbara et. al.
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Journal Title
PHYSICAL REVIEW C
Volume: 93
Pages: 064326 1-10
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Two-Proton Radioactivity of 67Kr2016
Author(s)
T. Goigoux, P. Ascher, B. Blank, M. Gerbaux, J. Giovinazzo, S. Grevy, T. Kurtukian Nieto, C. Magron, P. Doornenbal, G.G. Kiss, S. Nishimura, P.-A. Soderstram, D.S. Ahn, S. Kubono, H. Sakurai, Y. Shimizu, T. Sumikama, J. Agramunt, A. Algora, A. Montaner-Piza, A.I. Morales, B. Rubio, Y. Fujita, M. Tanaka et. al.
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Journal Title
PHYSICAL REVIEW LETTERS
Volume: 117
Pages: 162501 1-6
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Probing astrophysically important states in the 26Mg nucleus to study neutron sources for the s process2016
Author(s)
R. Talwar, T. Adachi, G.P.A. Berg, L. Bin, S. Bisterzo, M. Couder, R. J. deBoer, X. Fang, H. Fujita, Y. Fujita, J. G¨orres, K. Hatanaka, T. Itoh, T. Kadoya, A. Long, K. Miki, D. Patel, M. Pignatari, Y. Shimbara, A. Tamii, M. Wiescher, T. Yamamoto, and M. Yosoi
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Journal Title
PHYSICAL REVIEW C
Volume: 93
Pages: 055803 1-21
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Fine structure of the isoscalar giant quadrupole resonance in 28Si and 27Al2016
Author(s)
I.T. Usman, Z. Buthelezi, J. Carter, G.R.J. Cooper, R. W. Fearick, S.V. F¨ortsch, H. Fujita, Y. Fujita, P. von Neumann-Cosel, R. Neveling, P. Papakonstantinou, I. Pysmenetska, A. Richter, R. Roth, E. Sideras-Haddad and F. D. Smit
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Journal Title
PHYSICAL REVIEW C
Volume: 94
Pages: 024308 1-6
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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