原子核のスピン分布制御という新手法を用いた中性子超過剰核の構造の研究

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16J05919
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 西畑 洸希 国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器研究センター, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2016-04-22 – 2019-03-31
• Keywords: 不安定原子核

Outline of Annual Research Achievements

中性子数が陽子数に比べて非常に多い（中性子過剰な）原子核は安定な原子核と比べその構造が大きく異なることが近年の原子核研究において示唆され、非常に注目を集めている。特に、中性子数が魔法数20に付近の中性子過剰なNe, Mg, Na同位体では、魔法数付近の原子核は基底状態が球形であるという安定核での実験結果に反して、基底状態で大きくレモン型(プロレート)に変形していることが近年の実験的な研究で明らかになりつつある。そこで、本研究では中性子過剰Ne同位体の基底状態の配位やその変形状態を調べるために、29Neおよび31Neの磁気双極子モーメント（核子の軌道運動をよく反映した物理量）および電気四重極子モーメント（原子核の電荷分布など原子核の形を示す）の測定を目的とする。
不安定原子核の基底状態電磁気モーメント測定には、ベータNMR法と空間的にスピンをある方向に偏らせた(スピン偏極した)不安定核ビームが用いられる。しかし、中性子過剰なNeを偏極させるのはその生成方法から非常に難しい。そのため本研究では、理化学研究所RIBF施設で生成方法が開発されたスピンをある軸に偏らせた（スピン整列した）ビームとベータNMR法を組み合わせた新たな方法を新たに開発し、その新たな電磁気モーメント測定方法を用いて中性子過剰なNe同位体の基底状態の電磁気モーメント測定を目指す。
今年度は、Neの電磁気モーメント測定実験に向けた装置開発、2017年に予定されているスピン整列21Fビームを用いた新たなベータNMR法の確立・実証実験および23Neビームを用いたビームストッパーの最適な結晶探索実験の準備を行った。

Current Status of Research Progress

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

Reason

2016年8-9月には、理化学研究所のRIPSを用いて、基底状態のスピン・電磁気モーメントが非常によく確立している不安定原子核21Fを散乱角度・運動量を選びながら生成分離することで偏極させ、その偏極21Fビームを用いて、ベータNMRの装置のテストを行った。その結果、ベータ測定装置に関しては、ベータ線を30%程度の高効率で測定しながら、バックグラウンド～1 cpsという非常に高S/Nな測定ができた。しかし一方で、印加する振動磁場強度が十分でなく、磁場掃引の時間を短縮することができず、31Ne（半減期 3.4 ms）など半減期が10 ms以下の原子核に向けた測定のためには改善が必要であることが明らかとなった。

Strategy for Future Research Activity

2016年度に行ったテスト実験で、中性子過剰Ne同位体の電磁気モーメント測定のためには装置の改良が必要であるということが明らかとなった。今後はそれらの改善点を踏まえ、今後は2017年9月に実施予定である21Fを用いた新手法の確立・実証実験および23Neを用いた結晶中の電場勾配の測定の実験装置の準備を行う。実験後は、中性子過剰Ne同位体の電磁気モーメント測定に向けた実験提案書の作成を行っていく。

Research Products

• [Journal Article] Shape coexistence in the N = 19 neutron-rich nucleus 31Mg explored by beta-gamma spectroscopy of spin-polarized 31Na (2017)
  • Author(s): H.Nishibata, T.Shimoda, A.Odahara, S.Morimoto, S.Kanaya, A.Yagi, H.Kanaoka, M.R.Pearson, C.D.P.Levy, M.Kimura
  • Journal Title: Phys. Lett. B Volume: 767 Pages: 81-85
  • DOI: http://doi.org/10.1016/j.physletb.2017.01.049
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] The role of core excitations in the structure and decay of the 16+ spin-gap isomer in 96Cd (2017)
  • Author(s): P.J.Davies, H.Grawe, K.Moschner, A.Blazhev, R.Wadsworth, P.Boutachkov, F.Ameil, A.Yagi, H.Baba, T.Back, M.Dewald, P.Doornenbal, T.Faestermann, A.Gengelbach, J.Gerl, R.Gernhaeuser, S.Go, M.Gorska, E.Gregor. H. Nishibata 他
  • Journal Title: Phys. Lett. B Volume: 767 Pages: 474-479
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] New K isomers in the neutron-rich N=100 isotones 162Sm, 163Eu, and 164Gd (2017)
  • Author(s): R. Yokoyama1, S. Go, D. Kameda, T. Kubo, N. Inabe, N. Fukuda, H. Takeda, H. Suzuki, K. Yoshida, K. Kusaka, K. Tanaka, Y. Yanagisawa, M. Ohtake, H. Sato, Y. Shimizu, H. Baba, M. Kurokawa, D. Nishimura, T. Ohnishi, H. Nishibata 他
  • Journal Title: Phys. Rev. C Volume: 95 Pages: 034313-1-8
  • DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevC.95.034313
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Large-scale shell model study of the newly found isomer in 136La (2016)
  • Author(s): E.Teruya, N.Yoshinaga, K.Higashiyama, H.Nishibata, A.Odahara, T.Shimoda
  • Journal Title: Phys. Rev. C Volume: 94 Pages: 014317-1-6
  • DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevC.94.014317
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Proton-hole and core-excited states in the semi-magic nucleus 131In82 (2016)
  • Author(s): J.Taprogge, A.Jungclaus, H.Grawe, I.N.Borzov, S.Nishimura, P.Doornenbal, G.Lorusso, G.S.Simpson, P.-A.Soderstrom, T.Sumikama, Z.Y.Xu, H.Baba, F.Browne, N.Fukuda, R.Gernhauser, G.Gey, N.Inabe, T.Isobe, H.S.Jung, H. Nishibata 他
  • Journal Title: Eur. Phys. J. A Volume: 52 Pages: 347-1-10
  • DOI: https://doi.org/10.1140/epja/i2016-16347-y
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] First Results on the Excited States in 77Cu (2016)
  • Author(s): E.Sahin, F.L.Bello Garrote, A.Gorgen, G.de Angelis, M.Niikura, S.Nishimura, D.Mengoni, Z.Xu, H.Baba, F.Browne, P.Doornenbal, S.Franchoo, G.Guillaume, T.Isobe, P.R.John, H.S.Jung, K.K.Hadynska-Klek, Z.Li, G.Lorusso, H. Nishibata 他
  • Journal Title: Acta Phys. Pol. B Volume: 47 Pages: 889-895
  • DOI: 10.5506/APhysPolB.47.889
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Magnetic moment of the 13/2+ isomeric state in 69Cu: Spin alignment in the one-nucleon removal reaction (2016)
  • Author(s): A.Kusoglu, G.Georgiev, C.Sotty, D.L.Balabanski, A.Goasduff, Y.Ishii, Y.Abe, K.Asahi, M.Bostan, R.Chevrier, M.Chikamori, J.M.Daugas, T.Furukawa, H.Nishibata, Y.Ichikawa, Y.Ishibashi, R.Lozeva, H.Miyatake, D.Nagae, T.Nanao 他
  • Journal Title: Phys. Rev. C Volume: 93 Pages: 054313-1-6
  • DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevC.93.054313
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] beta decay of semi-magic 130Cd: Revision and extension of the level scheme of 130In (2016)
  • Author(s): A.Jungclaus, H.Grawe, S.Nishimura, P.Doornenbal, G.Lorusso, G.S.Simpson, P.-A.Soderstrom, T.Sumikama, J.Taprogge, Z.Y.Xu, H.Baba, F.Browne, N.Fukuda, R.Gernhauser, G.Gey, N.Inabe, T.Isobe, H.S.Jung, D.Kameda, H. Nishibata 他
  • Journal Title: Phys. Rev. C Volume: 94 Pages: 024303-1-8
  • DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevC.94.024303
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] First observation of γ rays emitted from excited states south-east of 132Sn: The π g-19/2 (X) νf7/2 multiplet of 132In83 (2016)
  • Author(s): A.Jungclaus, A.Gargano, H.Grawe, J.Taprogge, S.Nishimura, P.Doornenbal, G.Lorusso, Y.Shimizu, G.S.Simpson, P.-A.Soderstrom, T.Sumikama, Z.Y.Xu, H.Baba, F.Browne, N.Fukuda, R.Gernhauser, G.Gey, N.Inabe, T.Isobe, H. Nishibata 他
  • Journal Title: Phys. Rev. C Volume: 93 Pages: 041301-1-6
  • DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevC.93.041301
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] μs isomers of 158, 160Nd (2016)
  • Author(s): E.Ideguchi, G.S.Simpson, R.Yokoyama, Mn.Tanaka, S.Nishimura, P.Doornenbal, G.Lorusso, P.-A.Soderstrom, T.Sumikama, J.Wu, Z.Y.Xu, N.Aoi, H.Baba, F.L.Bello Garrote, G.Benzoni, F.Browne, R.Daido, Y.Fang, N.Fukuda, H. Nishibata 他
  • Journal Title: Phys. Rev. C Volume: 94 Pages: 064322-1-5
  • DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevC.94.064322
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] 94 β-Decay Half-Lives of Neutron-Rich 55Cs to 67Ho: Experimental Feedback and Evaluation of the r-Process Rare-Earth Peak Formation (2016)
  • Author(s): J.Wu, S.Nishimura, G.Lorusso, P.Moller, E.Ideguchi, P.-H.Regan, G.S.Simpson, P.-A.Soderstrom, P.M.Walker, H.Watanabe, Z.Y.Xu, H.Baba, F.Browne, R.Daido, P.Doornenbal, Y.F.Fang, G.Gey, T.Isobe, P.S.Lee, J.J.Liu, H. Nishibata 他
  • Journal Title: Phys. Rev. Lett. Volume: 118 Pages: 072701-1-7
  • DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.118.072701
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] Various structures of the neutron-rich nucleus 31Mg investigated by beta-gamma spectroscopy of spin-polarized 31Na (2016)
  • Author(s): H. Nishibata
  • Organizer: SPIN2016
  • Place of Presentation: Illinois, America
  • Year and Date: 2016-09-25 – 2016-09-30
  • Invited
• [Presentation] Various Structure In Neutron-rich 31Mg Studied By Using Spin-polarized 31Na Beam (2016)
  • Author(s): H. Nishibata
  • Organizer: INPC2016
  • Place of Presentation: Adelaide, Australia
  • Year and Date: 2016-09-11 – 2016-09-16