2016 Fiscal Year Annual Research Report
反応断面積によるアイソマー状態の核半径測定法開発とその宇宙物理学への応用
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16H03905
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
福田 光順 大阪大学, 理学研究科, 准教授 (50218939)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西村 太樹 東京理科大学, 理工学部物理学科, 助教 (30612147)
武智 麻耶 新潟大学, 自然科学系, 助教 (40570172)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | アイソマー / 反応断面積 / 核半径 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
原子核の基底状態と大きく違う性質を持つアイソマー状態は、原子核物理学として大いに興味深い研究対象であるだけでなく、いくつかの場合は宇宙物理学の観点からもその重要性が指摘されている。そこで、原子核衝突の確率である反応断面積という物理量を用いてアイソマー状態の核半径を測定する手法を確立するため、新しい粒子検出器を開発中である。その一つとして、重イオン用リング・イメージング・チェレンコフ検出器を開発し、粒子速度の超高分解能測定を目指した。そのため、位置感応型光電子増倍管６台をチェレンコフ光センサーとして用い、チェレンコフ光リングの半径をこの６台のセンサーにより計測するシステムを開発した。そして、放射線医学総合研究所HIMAC重イオンシンクロトロン施設のビームを利用してテストを行った。その結果、132Xe 420A MeV のビームに対して、速度分解能δβ／β = 0.05 % という極めて良い値を達成することに成功した。ただし、全体のシステムに問題を発見したので、センサーの種類を含むシステム全体の構成に見直しを迫られている。
アイソマーの核半径測定の最初の候補である 16N(0-) 状態についても平行して予備実験をしてきている。入射核破砕反応など高エネルギー重イオン反応により生成されるときの、アイソマーと基底状態の割合（アイソマー比）を生成方法（反応の種類）や生成された 16N の縦・横方向運動量の関数として調べた。その結果、アイソマー比の大きく違う条件を発見し、本測定のためのめぼしい条件が候補としてあげられるに至っている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
粒子速度の高分解能検出器として開発してきているリング・イメージング・チェレンコフ検出器に関して、光子センサーとして位置感応型光電子増倍管を用いたシステムのテストを行った結果、分解能自体は極めて良い値を記録したが、信号処理系・データ収集系に問題があることが発覚した。そのため、その後この検出器の実用化を検討するに当たり、光子センサーとしては最新の検出素子である MPPC (Multi-Pixel Photon Counter) アレイを用いることにより、その問題を克服できそうなことが判明した。また、この素子を用いることで検出器システム全体の基本性能が向上できる見通しも持てた。そのため、まずは、この MPPC アレイ３台を用いたシステムを製作し、放射線医学総合研究所HIMACにてテスト実験を行った。その結果は良好で、MPPC アレイ３台で既に光電子増倍管６台に匹敵する速度分解能 δβ／β = 0.05 % for 420A MeV 132Xe の達成に成功した。
以上のような経緯で、光子センサーとして光電子増倍管の代わりに、MPPC アレイが利用できる見通しが立った。
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| Strategy for Future Research Activity |
MPPC アレイが有効に利用できる見通しが立ったので、今後は、このアレイ６台もしくは８台からなるシステムを構成し、それに対応できる信号処理系・データ収集系を構築することでシステムの完成を目指す。
その他の検出器の整備・最適化も同時に進め、完成後はそれらを用いて、まず 16N(0-) アイソマー状態の本測定を行う。その後、さらに質量数の大きなアイソマーの測定に挑戦する。
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[Journal Article] Development of high resolution TOF detector for RI beams using Cherenkov radiation2017
Author(s)
E. Miyata, M. Takechi, T. Ohtsubo, M. Fukuda, D. Nishimura, K. Abe, K. Aoki, A. Ikeda, T. Izumikawa, H. Oikawa, K. Ohnishi, S. Ohmika, I. Kato, Y. Kanke, et al.
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Journal Title
Acta Phys. Polonica B
Volume: 48
Pages: 409-414
DOI
Peer Reviewed
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