超重元素合成における重イオン融合障壁分布の実験的導出

2006 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17540278
• Research Institution: Japan Atomic Energy Agency
• Principal Investigator: 光岡 真一 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 先端基礎研究センター, 研究副主幹 (40354881)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 池添 博 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 先端基礎研究センター, 研究主幹 (90355058) ; 西尾 勝久 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 先端基礎研究センター, 研究副主幹 (70343928) ; JCONG S.C. 高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 助教授 (00262105) ; 渡辺 裕 高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 助手 (50353363) ; 萩野 浩一 東北大学, 大学院・理学研究科物理学専攻, 助教授 (20335293)
• Keywords: 実験核物理 / 理論核物理 / 加速器 / 放射線、X線、粒子線

Research Abstract

ウラン等より重い元素は自然界には存在せず、これまで加速器などを使って人工的に合成されてきた。その中でも最も重い元素である超重元素の合成には重イオン融合反応が用いられるが、重い元素になるにつれて融合する確率が急激に減少することが大きな問題となっていた。特に、クーロン障壁近傍では反応確率が急激に変化し、厳密な入射エネルギーの選択が鍵となる。そこで我々は、後方散乱された準弾性散乱断面積とラザフォード散乱断面積との比を1階微分することにより、融合障壁分布を実験的に導出する新しい手法を実現した。
実験では、日本原子力研究開発機構タンデムブースター加速器からの重イオンビーム^<70>Zn(亜鉛)および^<76>Ge(ゲルマニウム)を、^<208>Pb(鉛)および^<209>Bi(ビスマス)標的に照射し、162°,168°および172°に後方散乱された準弾性散乱断面積を精度よく測定した。その励起関数を1階微分することにより得られた融合障壁分布は、113番,114番,115番元素を合成する冷たい融合による超重元素合成反応と比較検討できる初めてのデータである。これらの結果は、現在Physical Review Letterに投稿中である。
また、超重元素の合成に有利とされている変形した原子核との融合を明らかにするため、重イオンビーム^<36>S(硫黄)や^<64>Ni(ニッケル)を、^<238>U(ウラン)や^<154,144>Sm(サマリウム)標的に照射し、励起関数を測定した。その結果、変形核の長軸側から衝突する場合には、エキストラプッシュと呼ばれる現象により、融合する確率が大きく減少するが、短軸側からの衝突のようにコンパクトな衝突形状では融合の阻害がなく、通常の融合確率より大きくなるという密着融合の可能性を初めて実験的に示した。