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2019 Fiscal Year Annual Research Report

How is the rapid neutron capture process terminated ? -Pioneering research with delayed fission spectroscopies-

Research Project

Project/Area Number 18H03711
Research InstitutionHigh Energy Accelerator Research Organization

Principal Investigator

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)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 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)
SCHURY P.H  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, 助教 (30462724)
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) 2018-04-01 – 2021-03-31
Keywords核分裂障壁測定 / 早い中性子捕獲過程 / 原子核質量測定 / 超微細構造測定
Outline of Annual Research Achievements

昨年度より業者との検討を進めてきたGAGG結晶からのシンチ出力を読み出すためのたMPPC+前置増幅器一体型読み出しモジュールが完成した。部品調達やデータ収集系としてのGRIFFIN moduleの輸入などに手間がかかり、納入時期が遅れたため、年度末に全ての関連装置を揃えることができた。年度内での検出器全体の性能試験は行えなかったが、最終年度をかけて、データ収集系の整備とともに、進めていくことになる。
他方、製作・開発を進めて来たMRTOFが完成し、実験に投入することができた。本システムに組み込まれた従来の1/2の長さを持つ多重反射型飛行時間分析器本体は、これまでと同様の約20万の質量分解能を有することが示された。また、一連の開発試験結果から、MRTOF前段のKISSビームを熱化させるためのヘリウムガスセルの性能で、多荷イオン引き出しの可能性を有すること、少なくとも10%程度の引き出し効率があることが明らかとなった。
昨年末からのMRTOFによる原子核実験では、いくつかのKISS共同利用実験にも利用され、中性子過剰Os同位体の直接質量測定などに成果を上げた。また、副産物としてKISSの共鳴イオン化に用いているレーザー波長とMRTOFで確定された同位体のイオンカウンティングから、超微細構造測定を行うという、新たな実験手法が生まれた。これは崩壊放射線測定の難しい安定あるいは長寿命な同位体やアイソマーを含む同位体の核モーメント測定などへの応用が期待できる成果である。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

GAGG読み出し装置については、部品調達などの影響もあって、長い製作期間となった。またGRIFFINデータ収集系の輸入元での回路更新にともなう輸入時期のずれ込みが発生したため、納入時期がほぼ年度末にまでずれ込んでしまったため、検出器を組み上げて、新たなデータ収集系での性能試験を行うことはできなかった。この点で、当初の計画よりよりも検出器系の開発が遅れていると言わざるを得ない。
他方で、KISSによる精密質量測定のためのMRTOF装置の製作・開発・性能試験は順調に進めることができた。当初のスケジュール通り、2019年度に完成した。さらに計画を早めて、年度の終わりに照射実験による短寿命同位体の質量を測定することができたほか、新たにMRTOFと組み合わせた超微細構造測定法を生み出すこともできた。

Strategy for Future Research Activity

電子線などの荷電粒子に対するGAGG検出器の応答を明らかにすることが第一の目標である。その上で、光減衰長が比較的短いGAGGにおいて、どの程度の制度で、ベータ線最大エネルギーが決められるかを明らかにする。予測通りの性能が得られれば、GAGG検出器を組み込んだ、ベータ線ー核分裂片同時測定システムの設計を始める。
並行して、本研究で用いる予定のウランビームによる、ウランやキュリウム標的による多核子移行反応の中性子過剰重元素同位体生成の有効性を明らかにするため、生成物の同定を含む照射実験を遂行する。また、この際に終了が多ければ、MRTOFによる上記同位体の質量初測定を目指したい。

Remarks

元素選択型質量分離装置KISSや多重反射型飛行時間測定式質量分析器MRTOFの説明および、本研究内容も含めて、これらの実験装置による基礎科学の研究課題などが紹介されている。

  • Research Products

    (22 results)

All 2020 2019 Other

All Int'l Joint Research (6 results) Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Invited: 9 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] Institute for Basic Science/Seoul National University(韓国)

    • Country Name
      KOREA (REP. OF KOREA)
    • Counterpart Institution
      Institute for Basic Science/Seoul National University
  • [Int'l Joint Research] Beihan University/Institute of Modern Physics(中国)

    • Country Name
      CHINA
    • Counterpart Institution
      Beihan University/Institute of Modern Physics
  • [Int'l Joint Research] Surrey University/Brighton University(英国)

    • Country Name
      UNITED KINGDOM
    • Counterpart Institution
      Surrey University/Brighton University
  • [Int'l Joint Research] Argonne Nat. Lab.(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      Argonne Nat. Lab.
  • [Int'l Joint Research] GSI(ドイツ)

    • Country Name
      GERMANY
    • Counterpart Institution
      GSI
  • [Int'l Joint Research]

    • # of Other Countries
      1
  • [Journal Article] Development of a multi-segmented proportional gas counter for β-decay spectroscopy at KISS2020

    • Author(s)
      Mukai M.、Hirayama Y.、Schury P.、Watanabe Y.X.、Ahmed M.、Haba H.、Ishiyama H.、Jeong S.C.、Kakiguchi Y.、Kimura S.、Moon J.Y.、Oyaizu M.、Ozawa A.、Park J.H.、Ueno H.、Wada M.、Miyatake H.
    • Journal Title

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms

      Volume: 463 Pages: 421~424

    • DOI

      10.1016/j.nimb.2019.04.036

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Efficient two-color two-step laser ionization schemes of λ1 ? 250 nm and λ2 = 307.9 nm for heavy refractory elements?Measurements of ionization cross-sections and hyperfine spectra of tantalum and tungsten2019

    • Author(s)
      Hirayama Y.、Mukai M.、Watanabe Y. X.、Oyaizu M.、Jeong S. C.、Kakiguchi Y.、Schury P.、Wada M.、Miyatake H.
    • Journal Title

      Review of Scientific Instruments

      Volume: 90 Pages: 115104~115104

    • DOI

      10.1063/1.5124444

  • [Journal Article] Time-of-flight mass spectrographs of high mass resolving power2019

    • Author(s)
      Wollnik H.、Wada M.、Schury P.、Rosenbusch M.、Ito Y.、Miyatake H.
    • Journal Title

      International Journal of Modern Physics A

      Volume: 34 Pages: 1942001~1942001

    • DOI

      10.1142/S0217751X19420016

  • [Presentation] Study of nuclear structure in the vicinity of N=126 at KISS2020

    • Author(s)
      Yoshikazu Hirayama
    • Organizer
      Vth Topical Workshop on Modern Aspects in Nuclear Structure
    • Invited
  • [Presentation] KISSでの核分光研究2020

    • Author(s)
      宮武宇也
    • Organizer
      令和元年度KUR専門研究会「短寿命RIを用いた核分光と核物性研究Ⅵ」 兼「第11回停止・低速RIビームを用いた核分光研究会」
  • [Presentation] Towards precise mass measurements of Nh and Mc isotopes2019

    • Author(s)
      Michiharu Wada
    • Organizer
      4th International Symposium on Superheavy Elements
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] KISS Projewct2019

    • Author(s)
      Hiroari Miyatake
    • Organizer
      14th Asia-Pacific Physics Conference
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 第7周期元素科学:超重元素の物理と化学2019

    • Author(s)
      宮武宇也
    • Organizer
      日本物理学会2019年秋季大会 合同シンポジウム
    • Invited
  • [Presentation] Nuclear physics by multi-reflection time-of-flight mass spectrograph at WNSC2019

    • Author(s)
      Peter Schury
    • Organizer
      INPC 2019
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Nuclear spectroscopy of r-process nuclei in the vicinity of N=126 by using KISS2019

    • Author(s)
      Toshikazu Hirayama
    • Organizer
      INPC2019
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Recent experimental results of KEK Isotope Separation System (KISS)2019

    • Author(s)
      Yutaka Watanabe
    • Organizer
      The 13th International Conference on Stopping and Manipulation of Ions and related topics SMI-2019
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Present progress of researches with KISS and MRTOF2019

    • Author(s)
      Hiroari Miyatake
    • Organizer
      OMEG 15
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Towards comprehensive mass measurements with MRTOF mass spectrographs at RIKEN RIBF2019

    • Author(s)
      Michiharu Wada
    • Organizer
      2019 KPS Spring Meeting
    • Invited
  • [Presentation] Production of N=126 nuclei and beyond using multinucleon transfer reactions2019

    • Author(s)
      Yutaka Watanabe
    • Organizer
      Physics between lead and uranium: in preparation of new experimental campaigns at ISOLDE
    • Invited
  • [Presentation] Nuclear spectroscopy of r-process nuclei in the vicinity of N=126 at KISS2019

    • Author(s)
      Yoshikazu Hirayama
    • Organizer
      Physics between lead and uranium: in preparation of new experimental campaigns at ISOLDE
    • Invited
  • [Remarks]

    • URL

      http://research.kek.jp/group/wnsc/

URL: 

Published: 2021-01-27  

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