Study of the neutrino-flux via bound state beta-decay of bare 205Tl ions

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18H03696
• Research Institution: Saitama University
• Principal Investigator: 鈴木 健 埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (10196842)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 西村 太樹 東京都市大学, 共通教育部, 准教授 (30612147) ; 武智 麻耶 新潟大学, 自然科学系, 助教 (40570172) [Withdrawn] ; 福田 光順 大阪大学, 理学研究科, 准教授 (50218939) ; 泉川 卓司 新潟大学, 研究推進機構, 准教授 (60282985) ; 大坪 隆 新潟大学, 自然科学系, 准教授 (70262425)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: ニュートリノフラックス / ニュートリノ捕獲断面積 / 束縛状態ベータ崩壊 / 標準太陽モデル

Outline of Annual Research Achievements

一昨年度ドイツの加速器装置の故障で実験できなかったが、国内実験（放射線医学総合研究所）で分解能の検証の後，ドイツへ渡航して本測定205Tl 81+ →205Pb81+ + e-を全員参加して実施する予定であった。
コロナの影響で渡航は叶わなかったがドイツ人研究者のみでデータを取得した。
具体的には、イオン源で1 次ビーム206Pb イオンを生成し線型加速器UNILAC にて核子当たり8 MeV まで前段加速ののち重イオンシンクロトロンSIS にて約500 MeV/u まで加速後，ビームを取り出し核破砕片分離装置FRS へと導いた。FRS では入射核破砕反応で生成する81価の205 Tlイオンを分離し本計画のメインデバイス・重イオン蓄積リングExperimental Storage Ring[ESR] へ入射・周回させた。
ここで周回粒子に対してショットキー質量分光もしくはアイソクロナス(等時性) 質量分光を行った。
前者ではESR の周回軌道中の空洞にショットキー検出器を設置しておく。荷電粒子が電極を通過する際に誘導電荷によるショットキーノイズが発生するのでこれを増幅した。粒子のm=q に応じた周期でこのショットキーノイズを発生させる。一方，後者は（粒子のエネルギー損失が無視できる程の） 極薄の炭素薄膜を設置し粒子が通過した際の2 次電子をマイクロチャネルプレートで増幅した。これらのパルスに対しスペクトラム・アナライザで周波数解析(FFT 法を用いる) によって粒子同定が可能となった。親核205Tl81+ を周回させるとベータ崩壊の娘核は3 時間経過後には約10個が得られ，6 日程度の実験で5＊10個となり崩壊直線が求まる。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

一昨年度ドイツの加速器装置の故障で実験できなかった上に今年度コロナウイルスの影響で渡独できずに実験に参加できなかった。データはドイツ人研究者に依って取得されたので解析が待たれるが、実験に参加していないので齟齬をきたす場合もあるかと予想される。

Strategy for Future Research Activity

データ解析を進め、得られる核遷移行列要素を用いてニュートリノ捕獲断面積の精密評価をする。
これにより，これまでできていなかった低エネルギーにおける太陽ニュートリノフラ
ックス((E)>52keV) を精密に決定する事が可能でこのことは，ニュートリノ振動で解決したと考えられている太陽ニュートリノ問題が，実は解決していない「標準太陽モデルの検証」に繋がる。

Research Products

• [Journal Article] Swelling of doubly magic 48Ca core in Ca isotopes beyond N = 28 (2020)
  • Author(s): M. Tanaka, M. Takechi, A. Homma, M. Fukuda, D. Nishimura, T. Suzuki, Y. Tanaka, T. Moriguchi;他63名
  • Journal Title: Physical Review Letters Volume: 124 Pages: 102501/1-6
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.124.102501
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Energy dependence of total reaction cross sections for 17Ne on a proton target (2020)
  • Author(s): T.Moriguchi, M.Amano, A.Ozawa, W.Horiuchi, Y.Abe, T.Fujii, R.Kagesawa, D.Kamioka, A.Kitagawa, M.Mukai, D.Nagae, M.Sakaue, S.Sato, S.Suzuki, T.Suzuki, T.Yamaguchi, K.Yokota
  • Journal Title: Nuclear Physics Volume: A994 Pages: 121663/1-6
  • DOI: 10.1016/j.nuclphysa.2019.121663
• [Journal Article] New test of modulated electron capture decay of hydrogen-like 142Pm ions: Precision measurement of purely exponential decay (2019)
  • Author(s): F.C.Ozturka et al., FRS-ESR, ILIMA, SPARC, and TBWD Collaborations,
  • Journal Title: Phys. Lett. B Volume: 797 Pages: 134800/1-6
  • DOI: https://doi.org/10.1016/j.physletb.2019.134800
• [Presentation] 荷電変化断面積の中性子数依存性 (2019)
  • Author(s): 福田光順, 武智麻耶, 田中聖臣, 若林諒, 福留美樹, 三原基嗣, 松多健策, 西村太樹, 鈴木健, 山口貴之, 坂上護, 大坪隆, 冨田瑞樹, 茂住圭一, 山口滉太, 泉川卓司, 佐藤眞二, 福田茂一, 北川敦志
  • Organizer: 日本物理学会(2019)山形大学大会
• [Presentation] 稀少RIリングのためのファイバーシンチレーション検出器の開発 (2019)
  • Author(s): 細井駿, 鈴木健, 山口貴之, 大甕舜一郎, 荒川裕樹, 猪股玖美, 小林孝彰, 稲田康人, 坂上護, 横田健次郎, 山口由高, Naimi Sarah, 小沢顕, 向井もも, 森口哲朗, 上岡大起, 景澤怜央, 長江大輔, 阿部康志, 北川敦志, 佐藤眞二, Ge Zhuang, Li Honghu
  • Organizer: 日本物理学会(2019)山形大学大会
• [Presentation] 稀少RIリングのためのファイバーシンチレーション検出器の開発 (2019)
  • Author(s): 鈴木 健, 山口 貴之, 大甕 舜一朗, 荒川 裕樹, 猪股 玖美, 小林 孝彰, 坂上 護, 細井 駿, 横田 健次郎, 梶木 大輔, 竇 文博, 濱川 大貴 山口 由高, Naimi Sarah, 小沢 顕, 向井 もも,森口 哲朗,上岡 大起, 景澤 怜央, Ge Zhuang , Li Honghu ,阿部 康志, 北川 敦志,佐藤 眞二, 長江 大輔
  • Organizer: 日本物理学会(2019)山形大学大会