2019 Fiscal Year Annual Research Report
Nucleo-synthesis study explored via a novel method to determine the neutron capture reaction cross section
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19H01903
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
今井 伸明 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (80373273)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大田 晋輔 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (60548840)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 不安定核 / 元素合成 / 中性子捕獲反応 / 核構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
宇宙を構成する重元素は、超新星爆発や中性子連星合体等の爆発的天体環境下での連鎖的な核反応によって合成されたと考えられているが、その天体は未だ明らかにされていない。本研究では、宇宙の元素組成比の第2ピーク構造を形成する質量数130近傍の短寿命放射性同位体の核反応率を調べることで、核反応が生じた状態での中性子密度や温度に制限を与えることを目的とする。
2019年度の研究実績は以下の4つに分けられる。
1. 実験の鍵となる反跳粒子検出器高度化のための扇型CsI検出器の開発、また100x100mm2の両面ストリップ型シリコン半導体検出器4枚を配置する真空散乱槽、および合計1200チャンネルに及ぶ真空槽からのフィードスルー、読み出し回路を整備した。そのうえで各々の検出器のオフライン試験をα線源を用いてを行った。
2. 研究分担者の大田と研究協力者は大強度重イオンビーム用のビームライン検出器である、ストリップ読み出しPPACの実機を製作し、実際にRIBFでの実験でビームライン検出器として重イオンの識別に用いて、位置分解能が従来のPPACより向上したことを確認した。
3. 理化学研究所のRIBFの実験課題採択委員会に、不安定核130Snの中性子捕獲反応率測定実験を申請し、grade Aで認められた。
4. 本研究課題では、磁気分析器と反跳修理検出器の組み合わせによる、新しい中性子捕獲反応評価法を用いる。同手法を用いた、長寿命放射性核廃棄物79Seの中性子捕獲核変換率測定実験について、研究協力者が国際会議INPC2019にて口頭発表を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
反跳粒子検出器は、シリコン半導体検出器と新規に製作したCsI検出器の2層構造となっており、その相関によって粒子識別を行う。実際の性能評価を確認するには、加速器で加速した6 MeV 以上の陽子ビームを通過させる必要となる。2019年度は、反跳粒子検出器の製作、およびそのコミッショニングを年度末に予定していた。ガンマ線源でCsIの反射材、フォトダイオードの最適化に時間がかかり、検出器群全体の18本を製造を完成するのは、年度末ぎりぎりに完成見込みになった。そのため、年度末に予定していた反跳粒子検出器のコミッショニング実験自体を2020年度に回すことにした。
RIBFの実験課題採択委員会の新規課題採択は年間80日程度しかないため、厳しい採択率となっており、実験課題申請の採択が初年度計画で最も困難な課題であったが無事にgrade Aをとることができ2020年度以降に実験を行うことができることになった。
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| Strategy for Future Research Activity |
2019年度末に行う予定であった反跳粒子検出器のコミッショニング実験をできるだけ早く実現し、実験が可能であることを実証したうえで、マシンタイムの割り当てを理研のRIBFに申請していく。平行して、さらなる粒子識別能力の高度化を目指し、最終焦点面に設置するイオンチェンバー内の電子移動度を、低圧条件下での4フッ化メタンとアルゴンガスの混合比を変えて最適化する。
本課題で用いる中性子捕獲反応率新導出法についての投稿論文にまとめる。
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