2017 Fiscal Year Annual Research Report
The linear-chain structure in carbon isotopes
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16J04889
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
馬場 智之 北海道大学, 大学院理学院, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2016-04-22 – 2019-03-31
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| Keywords | クラスター構造 / 反対称化分子動力学 / 不安定核 / 原子核構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本課題は、直鎖クラスター構造と呼ばれる、He4核が直線上に並んだ極めて特異な原子核構造の探索を目的としている。現在、直鎖クラスター構造の探索は、中性子過剰な炭素同位体を中心に行われている。これは、He4核とは別に中性子が増えることでその余剰中性子が糊のような役割をし、直鎖クラスター構造がより安定に存在する可能性があるためである。余剰中性子の振る舞いは分子軌道によって説明され、直鎖クラスター構造の場合にはパイ軌道とシグマ軌道の２種類が重要と考えられている。近年、C14において直鎖クラスター状態となりうる共鳴状態が、国内・国外を問わず相次いで観測されており、非常に注目を集めている。特に、C14におけるシグマ軌道の直鎖クラスター構造は昨年度、本研究において初めてその存在が提唱されており、その候補となりうる共鳴状態も観測された。
そこで当該年度は、C14におけるシグマ軌道の直鎖クラスター構造のより確実な立証に向けて追加の検証を行った。具体的には、パイ軌道およびシグマ軌道の直鎖クラスター構造は異なる崩壊モードをもつことに着目した。それぞれの軌道のC14がアルファ崩壊する際、娘核となるBe10はそれぞれの軌道に対応した配位を占有すると考えた。得られたアルファ崩壊幅の結果から、２種類の直鎖クラスター構造ははっきりと異なる崩壊モードをもつことがわかり、これは実験において両者を区別する際の観測的証拠となることを示した。また、シグマ軌道の直鎖クラスター構造のみ、He6核と２個のHe4核へと３体崩壊することを示し、この結果もやはりシグマ軌道の直鎖クラスター構造を観測で区別するための重要な証拠となる。以上の結果を論文として発表した。
C16も直鎖クラスター構造の存在しうる原子核として注目されており、同様の解析を行った。こちらの結果も論文として投稿しており、現在査読中である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
現在、C14における直鎖クラスター構造は、国内・国外を問わず相次いで実験が行われており、国際的に見ても非常に注目を集めている。この状況の中、本研究は新しいタイプの直鎖クラスター構造を提唱し、実験と比較可能なアルファ崩壊幅という物理量を定量的に予言した。また、アルファ崩壊幅から直鎖クラスター構造の崩壊モードを議論することができ、この結果は実際に観測された崩壊モードと良く一致しているため、直鎖クラスター構造の存在の立証に向けて前進したといえる。以上の結果は、すでに論文として発表済みであり、国際会議でも報告を行った。
また、同様の解析をC16に対しても行っており、本研究はより広く波及・拡大している。以上のことから当初の計画以上に進展しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
原子核の特異な構造を観測によって直接見ることは不可能であるため、直鎖クラスター構造の存在立証はより多くの証拠を必要とする。そこで本研究は今後、直鎖クラスター構造の新たな証拠として、C14の鏡映核であるO14に着目する。鏡映核では、陽子数と中性子数が入れ替わるため、理想的にはエネルギースペクトル上でクーロン相互作用の変化によるエネルギーシフトのみが起こると考えられる。しかし、直鎖クラスター構造のように発達したクラスター構造では、空間的な広がりのためクーロン相互作用が弱まり、その他の状態よりエネルギーシフトが抑制される。これは、一般にThomas-Ehrman効果として知られており、発達したクラスター構造の証拠となりうる。したがって、鏡映核O14に対してC14と同様の解析を行い、直鎖クラスター構造の新たな証拠としてThomas-Ehrman効果の探索を行う。
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