2019 Fiscal Year Research-status Report
Superheavy Element Atomic Science Opened-up by the First Ionization Potential Measurements of Element 113, Nihonium
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18KK0086
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
佐藤 哲也 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, 研究副主幹 (40370382)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
伊藤 由太 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, 研究職 (30711501)
後藤 真一 新潟大学, 自然科学系, 准教授 (70334646)
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| Project Period (FY) |
2018-10-09 – 2023-03-31
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| Keywords | 超重元素 / 第一イオン化エネルギー / 相対論効果 / 電子衝撃法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
原子番号が100を超える超重元素では、大きな中心電荷によって引き起こされる強い相対論効果により、その化学的性質が元素の周期律から逸脱する可能性が指摘されている。これらの元素は、重イオン核反応によって合成されるが、生成される同位体はすべて単寿命であり、生成率も非常に小さいため、化学的性質の研究にあたっては、一度に一個の原子しか取り扱うことができない。このような極限領域の元素を対象に、元素の化学的性質を特徴づける原子の電子配置に関する情報を得るため、最外殻電子の束縛エネルギーを直接反映する物理量である第一イオン化エネルギーの決定を目指す。
第一イオン化エネルギーの決定には、表面電離イオン化あるいは電子衝撃イオン化におけるイオン化効率の第一イオン化エネルギー依存性を応用する。核反応によって合成した超重元素同位体をエアロゾルガスジェット搬送法あるいはガスセル法によってイオン源へと導入し、このときのイオン化効率を測定する。
2019年度は、超重元素原子のイオン化に用いる電子衝撃型イオン源として、対応真空度に幅のあるEBGP(Electron Beam Generated Plasma)イオン源の設計を終了し、プロトタイプを構築した。
国際共同研究相手先であるスイス ポールシェラー研究所 R.Eichler部門長ならびにロシア ドゥブナ合同原子核研究所 フレロフ核反応研究所 N.Aksenovグループリーダーとの議論を進め、113番元素ニホニウムの同族元素タリウムを用いたテスト実験について、検討を進めた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初計画で検討していたFEBIAD(Forced Electron Beam Induced Arc Discharge）型に代えて、電子衝撃型イオン源としてEBGP(Electron Beam Generated Plasma)型を採用し、最終的な設計を終了し、イオン源を構築できたことから、概ね順調に研究は進展していると言える。
現在、2018年度までにエアロダイナミックレンズによるイオン源への効率的エアロゾル導入法開発に使用したテストベンチを、上記イオン源に適用できるよう準備を進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
プロトタイプイオン源は、テストベンチでの電子衝撃用電子ビームの発生条件等、最適条件を調べた後、原子力機構タンデム加速器に設置されているオンライン同位体分離器(Isotope Separator On-Line, ISOL)に装着し、安定同位体ビーム発生を行う。各種ビーム発生条件を求めた後、カリホルニウム252自発核分裂片線源を用いて、短寿命核種について動作条件を詳細に確認して得た条件に基づき、タンデム加速器からの重イオンビームにより合成した短寿命核種を用いたオンライン実験を行い、その性能を評価する。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルス対策による学会の開催中止により、出張がなくなったため差額が生じた。差額は、次年度の消耗品費として使用する。
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[Presentation] Atomic and Chemical Properties of Lawrencium (Lr, Z = 103) and an Outlook to the Transactinides2019
Author(s)
T. K. Sato, M. Asai, Y. Kaneya, A. Toyoshima, Y. Ito, K. Tsukada, K. Tokoi, T. Tomitsuka, H. Suzuki, H. Makii, A. Osa, Y. Nagame, M. Sakama, S. Ichikawa, T. Oonishi, A. Borschevsky, Ch. E. Duellmann, J. V. Kratz, M. Schaedel, T. Stora, V. Pershina, and R. Eichler
Organizer
6th International Conference on the Chemistry and Physics of the Transactinide Elements (TAN19)
Int'l Joint Research
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[Presentation] Atomic and Chemical Properties of the Heaviest Actinide Element, Lawrencium (Lr, Z = 103)2019
Author(s)
T. K. Sato, M. Asai, Y. Kaneya, A. Toyoshima, Y. Ito, K. Tsukada, K. Tokoi, T. Tomitsuka, H. Suzuki, H. Makii, A. Osa, Y. Nagame, M. Sakama, S. Ichikawa, T. Oonishi, A. Borschevsky, Ch. E. Duellmann, J. V. Kratz, M. Schaedel, T. Stora, V. Pershina, and R. Eichler
Organizer
Mendeleev Congress XXI
Int'l Joint Research
