未踏中性子魔法数１２６領域における多角的精密核分光によるｒ過程天体環境の解明

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17H01132
• Research Institution: High Energy Accelerator Research Organization
• Principal Investigator: 平山 賀一 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 研究機関講師 (30391733)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宮武 宇也 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 教授 (50190799) ; 渡邉 裕 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 准教授 (50353363)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 元素合成 / レーザー共鳴イオン化 / 質量測定 / 質量測定 / ベルギー

Outline of Annual Research Achievements

金、ウラン等の重元素を合成する速い中性子捕獲過程の起源となる天体環境の解明を目指し、中性子魔法数N=126近傍核の精密核分光を展開している。今年度は次の２項目に重点をおいて開発を進めてきた。開発項目１：ガスジェット内精密レーザー核分光装置の開発。加速器を使ったオンライン実験で生成・ガスセル内捕集した198Pt中性原子をガスジェット内レーザーイオン化法にてイオン化し計測することに成功した。この実験でイオン化用YAGレーザーと原子ビームのオーバーラップを最適化することで更なる収量増大を見込めることがわかった。これにより短寿命核の精密レーザー分光実験の早期実現が可能となった。開発項目2：オンライン実験で生成した短寿命核199Pt, 196Irを使って3次元位置感応型比例計数管によるベータ線検出効率およびバックグランドレートを測定し、これまでよりもS/N比を３倍程度向上できた。その結果を投稿論文としてまとめて国際雑誌Nuclear Instrument and Methods in Physics Research Aにて発表した。
KISSで生成分離した短寿命核194,196Osおよび196,197,198Irのアルゴンガスセル内レーザーイオン化核分光法で測定した同位体シフト、荷電半径、磁気モーメントの結果をまとめて、２本の投稿論文を国際雑誌Physical Review Cにて発表した。更に、準安定状態187mTaおよび基底状態192gReの精密ベータ・ガンマ分光の結果をまとめて、それぞれ国際雑誌Physical Review letterとPhysics Letters Bにて発表した。 同時に測定した186mTa、 187gTa、192mRe、195gOsの精密ベータ・ガンマ分光実験の結果も解析し、投稿論文の準備を行っている。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] KU Leuven(ベルギー)
  • Country Name: BELGIUM
  • Counterpart Institution: KU Leuven
• [Int'l Joint Research] Institute of Basic Science(韓国)
  • Country Name: KOREA (REP. OF KOREA)
  • Counterpart Institution: Institute of Basic Science
• [Int'l Joint Research] 北京航空航天大学(中国)
  • Country Name: CHINA
  • Counterpart Institution: 北京航空航天大学
• [Int'l Joint Research] Surrey University(英国)
  • Country Name: UNITED KINGDOM
  • Counterpart Institution: Surrey University
• [Journal Article] Three-dimensional tracking multi-segmented proportional gas counter for b-decay spectroscopy of unstable nuclei (2021)
  • Author(s): Y. Hirayama, Y.X. Watanabe, M. Mukai, P. Schury, M. Ahmed, H. Ishiyama, S.C. Jeong, Y. Kakiguchi, S. Kimura, J.Y. Moon, M. Oyaizu, J.H. Park, M. Wada, H. Miyatake
  • Journal Title: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment Volume: 997 Pages: 165152-1-10
  • DOI: 10.1016/j.nima.2021.165152
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Beta decay of the axially asymmetric ground state of 192Re (2021)
  • Author(s): H. Watanabe, Y.X. Watanabe, Y. Hirayama, A.N. Andreyev, T. Hashimoto, F.G. Kondev, G.J. Lane, Yu.A. Litvinov, J.J. Liu, H. Miyatake, J.Y. Moon, A.I. Morales, M. Mukai, S. Nishimura, T. Niwase, M. Rosenbusch, P. Schury, Y. Shi, M. Wada, P.M. Walker
  • Journal Title: Physics Letters B Volume: 814 Pages: 136088-1-6
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2021.136088
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Nuclear spectroscopy of r-process nuclei using KEK Isotope Separation System (2020)
  • Author(s): Y. Hirayama, Y.X. Watanabe, M. Mukai, M. Ahmed, H. Ishiyama, S.C. Jeong, Y. Kakiguchi, S. Kimura, J.Y. Moon, M. Oyaizu, J.H. Park, P. Schury, M. Wada, H. Miyatake
  • Journal Title: Journal of Physics: Conference Series Volume: 012138 Pages: 1643-1-6
  • DOI: 10.1088/1742-6596/1643/1/012138
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Properties of 187Ta Revealed through Isomeric Decay (2020)
  • Author(s): P.M. Walker, Y. Hirayama, G.J. Lane, H. Watanabe, G.D. Dracoulis, M. Ahmed, M. Brunet, T. Hashimoto, S. Ishizawa, F.G. Kondev, Yu.A. Litvinov, H. Miyatake, J.Y. Moon, M. Mukai, T. Niwase, J.H. Park, Zs. Podolyk, M. Rosenbusch, P. Schury, M. Wada, X.Y. Watanabe, W.Y. Liang, and F.R. Xu
  • Journal Title: PHYSICAL REVIEW LETTERS Volume: 125 Pages: 192505-1-5
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.125.192505
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] In-gas-cell laser resonance ionization spectroscopy of 196,197,198Ir (2020)
  • Author(s): M. Mukai, Y. Hirayama, Y. X. Watanabe, S. Schiffmann, J. Ekman, M. Godefroid, P. Schury, Y. Kakiguchi, M. Oyaizu, M. Wada, S. C. Jeong, J. Y. Moon, J. H. Park, H. Ishiyama, S. Kimura, H. Ueno, M. Ahmed, A. Ozawa, H. Watanabe, S. Kanaya, H. Miyatake
  • Journal Title: PHYSICAL REVIEW C Volume: 102 Pages: 054307-1-11
  • DOI: 10.1103/PhysRevC.102.054307
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] In-gas-cell laser ionization spectroscopy of 194,196Os isotopes by using a multireflection time-of-flight mass spectrograph (2020)
  • Author(s): H. Choi , Y. Hirayama, S. Choi , T. Hashimoto, S. C. Jeong, H. Miyatake, J. Y. Moon , M. Mukai, T. Niwase, M. Oyaizu, M. Rosenbusch, P. Schury, A. Taniguchi, Y. X. Watanabe, M. Wada
  • Journal Title: PHYSICAL REVIEW C Volume: 102 Pages: 034309-1-9
  • DOI: 10.1103/PhysRevC.102.034309
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Deexcitation γ-ray transitions from the long-lived Iπ=13/2+ metastable state in 195Os (2020)
  • Author(s): Y. X. Watanabe, M. Ahmed, Y. Hirayama, M. Mukai, J. H. Park, P. Schury, Y. Kakiguchi, S. Kimura, A. Ozawa, M. Oyaizu, M. Wada, and H. Miyatake
  • Journal Title: PHYSICAL REVIEW C Volume: 101 Pages: 041305(R)-1-5
  • DOI: 10.1103/PhysRevC.101.041305
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] KISS、MRTOFを用いた核分光実験の現状 (2021)
  • Author(s): 渡辺 裕
  • Organizer: 令和2年度専門研究会「短寿命RIを用いた核分光と核物性研究Ⅶ」
  • Invited
• [Presentation] Nuclear spectroscopy at KISS (2020)
  • Author(s): 平山 賀一
  • Organizer: Symposium on Nuclear Data 2020
  • Invited
• [Remarks] KEK 和光原子核科学センターのホームページ
  • URL: http://research.kek.jp/group/wnsc/