新元素の発見に向けたイオン蓄積リング法の基礎開発

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K13799
• Research Institution: Saitama University
• Principal Investigator: 山口 貴之 埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (10375595)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 実験核物理 / ショットキーピックアップ / イオン蓄積リング

Outline of Annual Research Achievements

理研の線形加速器の強大なビームと気体充填型反跳分離装置GARISを用いた10年以上にもおよぶ長期実験において、原子番号（Z = 113）が合成され、新元素ニホニウムが命名されるに至った。本研究は、次世代の新元素の識別方法として、蓄積リングに新元素を蓄積し、ショットキーピックアップ法によって新元素を１個から確実に識別する方法を提案する。蓄積リングに新元素を蓄積できれば、たとえ短寿命アルファ崩壊しても、アルファ粒子と娘核をそれぞれ識別し、親核を一義的に同定することができる。ショットキーピックアップは１粒子に感度をもち、周回粒子の質量電荷比に比例する周回周波数を与える。したがって、バックグラウンドフリーで１粒子から粒子識別が可能となる。本研究は、この新しい方法を実現に近づけるために、まずショットキーピックアップのフィージビリティスタディを行うことを目的としている。
本年度はまずショットキーピックアップに用いる共鳴空洞の3次元電磁場シミュレーションを始めた。すでに理研の蓄積リング、稀少RIリングに置いて共鳴型ショットキーピックアップの開発経験があるため、この装置の問題点を洗い出した。さらに、この共鳴型ショットキーピックアップはドイツGSI研究所に置いて開発されたため、渡独し、ショットキーピックアップについて議論を行った。特にGSIで開発中の横方向ショットキー（transverse Schottky）の議論は有意義であった。これらの情報をもとにH29年度前半にはプロトタイプの設計を終え、年度内に製作に取りかかりたい。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

本年度は電磁場シミュレーションに専念して、新しい共鳴ショットキーピックアップの設計値を得ることを目標としていた。しかしながら、最終値を得るに至っていない。一方で、理研RIビームファクトリーの蓄積リング、稀少RIリングにおいて実験を行った。実験の結果、良い知見が得られたが、ショットキーピックアップの設計を大幅な変更に変更する可能性が出てきた。

Strategy for Future Research Activity

平成２９年度はまずショットキーピックアップの設計に専念し、プロトタイプの製作の発注までを目標とする。また、ドイツGSI研究所において新型の位置感度のあるショットキーピックアップを開発しているという情報を得ているので、こちらの研究に活かすべく共同研究を提案する。

Causes of Carryover

研究に必要な３次元電磁場シミュレーションソフトウェアを別予算にて賄うことができ、ソフトウェアの契約料がなくなったため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

剰余金はH29年度の予算と合算して、共鳴ショットキーピックアップのプロトタイプ製作費に当てる。しかしながら当初の申請額からかなり減額されているため、仕様次第ではH30年度予算との合算も検討している。

Research Products

• [Journal Article] Application of isochronous mass spectrometry for the study of angular momentum population in projectile fragmentation reactions (2017)
  • Author(s): X. L. Tu, A. Kelic-Heil, Yu. A. Litvinov, Zs. Podolyak, Y. H. Zhang, W. J. Huang, H. S. Xu, K. Blaum, F. Bosch, R. J. Chen, et al.
  • Journal Title: Phys. Rev. C Volume: 95 Pages: 014610/1-6
  • DOI: 10.1103/PhysRevC.95.014610
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] High-precision QEC values of super allowed 0+ -> 0+ b-emitters 46Cr, 50Fe, and 54Ni (2017)
  • Author(s): P. Zhang, X. Xu, P. Shuai, R.J. Chen, X.L. Yan, Y.H. Zhang, M. Wang, Yu.A. Litvinov, K. Blaum, H.S. Xu, et al.
  • Journal Title: Phys. Lett. B Volume: 767 Pages: 20-24
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2017.01.039
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Study of the Reaction 48Ca + 248Cm → 296Lv* at RIKEN-GARIS (2017)
  • Author(s): D. Kaji, K. Morita, K. Morimoto, H. Haba, M. Asai, K. Fujita, Z. Gan, H. Geissel, H. Hasebe, S. Hofmann, et al.
  • Journal Title: J. Phys. Soc. Jpn Volume: 86 Pages: 034201/1-7
  • DOI: 10.7566/JPSJ.86.034201
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] First direct mass measurements of stored neutron-rich 129,130,131Cd isotopes with FRS-ESR (2016)
  • Author(s): R. Knoebel, M. Diwisch, F. Bosch, D. Boutin, L. Chen, C. Dimopoulou, A. Dolinskii, B. Franczak, B. Franzke, H. Geissel, et al.
  • Journal Title: Phys. Lett. B Volume: 754 Pages: 288-293
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2016.01.039
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] New results from isochronous mass measurements of neutron-rich uranium fission fragments with the FRS-ESR-facility at GSI (2016)
  • Author(s): R. Knoebel, M. Diwisch, H. Geissel, Yu. A. Litvinov, Z. Patyk, W. R. Plass, C. Scheidenberger, B. Sun, H. Weick, F. Bosch, et al.
  • Journal Title: Eur. Phys. J. A Volume: 52 Pages: 138-148
  • DOI: 10.1140/epja/i2016-16138-6
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] First measurement of isoscalar giant resonances in a stored-beam experiment (2016)
  • Author(s): J.C. Zamora, T. Aumann, S. Bagchi, S. Boenig, M. Csatlos, I. Dillmann, C. Dimopoulou, P. Egelhof, V. Eremin, T. Furuno, et al.
  • Journal Title: Phys. Lett. B Volume: 763 Pages: 16-19
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2016.10.015
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] dentification of the lowest T=2, Jpi =0 + isobaric analog state in 52Co and its impact on the understanding of b-decay properties of 52Ni (2016)
  • Author(s): X. Xu, P. Zhang, P. Shuai, R. J. Chen, X. L. Yan, Y. H. Zhang, M. Wang, Yu. A. Litvinov, H. S. Xu, T. Bao, et al.
  • Journal Title: Phys. Rev. Lett. Volume: 117 Pages: 182503/1-6
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.117.182503
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] R&D status of pulse shape analysis for short-lived decay of superheavy elements in GARIS-II (2016)
  • Author(s): S. Yamaki, K. Morimoto, D. Kaji, Y. Wakabayashi, M. Takeyama, K. Tanaka, T. Tanaka, H. Baba, T. Yamaguchi, T. Suzuki, K. Morita,
  • Journal Title: Physical Sciences and Technology Volume: 3 Pages: 12-16
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Rare-RI Ring at RIKEN present status (2017)
  • Author(s): T. Yamaguchi
  • Organizer: NUSTAR annual meeting 2017
  • Place of Presentation: GSI（ドイツ連邦共和国・ダルムシュタット）
  • Year and Date: 2017-02-27 – 2017-03-03
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] RI beam experiments with storage rings -present and future- (2016)
  • Author(s): T. Yamaguchi
  • Organizer: 藤原セミナー
  • Place of Presentation: 下田東急ホテル（静岡県・下田市）
  • Year and Date: 2016-07-06 – 2016-07-08
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] R&D status on pulse shape analysis for short-lived decay of superheavy elements in GARIS-II (2016)
  • Author(s): S. Yamaki
  • Organizer: III International workshop Nuclear physics and astrophysics
  • Place of Presentation: AL-FARABI KAZAKH NATIONAL UNIVERSITY（カザフスタン共和国・アルマトイ）
  • Year and Date: 2016-04-14 – 2016-04-16
  • Int'l Joint Research