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2021 Fiscal Year Annual Research Report

Nucleo-synthesis study explored via a novel method to determine the neutron capture reaction cross section

Research Project

Project/Area Number 19H01903
Research InstitutionThe University of Tokyo

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)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 大田 晋輔  大阪大学, 核物理研究センター, 准教授 (60548840)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2023-03-31
Keywords不安定核 / 元素合成 / 中性子捕獲反応 / 核構造
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、その起源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。2021年度の実績は大きく分けて以下の3つである。
1. 2020年度の反跳粒子検出器アレイのコミッショニングで用いたシリコン半導体検出器とCsI(Tl)検出器のテレスコープアレイのうちCsI(Tl)検出器は、共同研究者からの借用物であり2021年度春に返却することになった。そのため、本実験用に、新たにCsI(Tl)検出器を16個製作した。20個のクリスタルを研磨し、1面を2.5μm厚のアルミナイズドマイラーをはり、また側面は100μm反射材を巻いて製作した。またフォトダイオードからの読み出しケーブルを脱着可能にした。最終的にアルファ粒子を照射し、エネルギー分解能がもともと使っていたCsI(Tl)検出器と同程度であることを確認した。
2. 2022年春にMTが割り付けられ実験を行うことになった。共同研究者と共にビームライン検出器等、実験準備を進めた。
3. 本研究で用いる、新しい中性子捕獲反応率導出法を初めて用いて測定した、長寿命核廃棄物79Seの中性子捕獲反応率に関する投稿論文にまとめた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

2021年度に見出された、不安定核ビーム減速収束装置OEDOの高周波電場発生装置からのノイズによる、ビームライン検出器の不具合は実験遂行にあたって致命的な問題になりうるため、様々な対処法を試みた。結局散乱真空槽とのグラウンドを強化する、信号ケーブルの取り回しを工夫することで、ノイズが許容できるレベルにまで落とすことが出来た。
本研究で用いる新しい中性子捕獲反応率導出法を初めて用いて測定した、長寿命核廃棄物79Seの中性子捕獲反応率に関する投稿論文は、非束縛状態の励起メカニズムについて議論をすすめ、角度分布をしらべることで、前平衡過程で励起されていることが示唆された。核子当たり20 MeV程度のエネルギーで非束縛状態の分光実験は過去に一例報告があるのみであったが、その文献や、現象論的なモデルによる、各励起エネルギー毎の、微分散乱断面積角度分布が実験値と、絶対値を含めてよい一致をしており、本研究での解析の指針を示すことになった。

Strategy for Future Research Activity

2022年の春に実験のマシンタイムが割付られ、実験準備を進めている。実験終了後には速やかに解析を行い、各種国際会議にて結果を積極的に報告する予定である。すでに、国内の宇宙核物理分野でのオンラインセミナーをすることが決まっている。物理学会など、国内会議でも報告する。
79Seについての論文は当初の予定よりも大幅に遅れている。すでに改訂版はできており、共同実験者に回覧後に査読プロセスに入りたいと考えている。

  • Research Products

    (13 results)

All 2022 2021 Other

All Int'l Joint Research (4 results) Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 2 results) Presentation (4 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] GSI(ドイツ)

    • Country Name
      GERMANY
    • Counterpart Institution
      GSI
  • [Int'l Joint Research] INFN(イタリア)

    • Country Name
      ITALY
    • Counterpart Institution
      INFN
  • [Int'l Joint Research] CENS, IBS/SKKU(韓国)

    • Country Name
      KOREA (REP. OF KOREA)
    • Counterpart Institution
      CENS, IBS/SKKU
  • [Int'l Joint Research] IMP(中国)

    • Country Name
      CHINA
    • Counterpart Institution
      IMP
  • [Journal Article] In-beam γ-ray spectroscopy of 32Mg via direct reactions2022

    • Author(s)
      N. Kitamura et al.,
    • Journal Title

      Physical Review C

      Volume: 105 Pages: 034318

    • DOI

      10.1103/PhysRevC.105.034318

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Production of Hf-178(m2) and a simple chemical separation method for Hf recovery2021

    • Author(s)
      N. Kitamura, N. Imai et l.,
    • Journal Title

      JOURNAL OF RADIOANALYTICAL AND NUCLEAR CHEMISTRY

      Volume: 330 Pages: 721-725

    • DOI

      10.1007/s10967-021-08032-z

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Mirror energy differences above the 0f(7/2) shell: First gamma-ray spectroscopy of the T-z =-2 nucleus Zn-562021

    • Author(s)
      Fernandez, A et al.,
    • Journal Title

      PHYSICS LETTERS B

      Volume: 823 Pages: 136784

    • DOI

      10.1016/j.physletb.2021.136784

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Laser-assisted nuclear decay spectroscopy of Au-176,Au-177,Au-1792021

    • Author(s)
      Harding, RD et al.,
    • Journal Title

      Physical Review C

      Volume: 104 Pages: 024326

    • DOI

      10.1103/PhysRevC.104.024326

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] ジルコニウム同位体の励起状態と組んだアイソバリックアナログ共鳴の観測2022

    • Author(s)
      角田理恵子 et al.,
    • Organizer
      物理学会 第77回年次大会(2022年)
  • [Presentation] Measurement of Deuteron-Induced Pre-equilibrium Reactions on 93Zr at 30 MeV/u for the Treatment of Radioactive Waste2022

    • Author(s)
      T. Chillery et al.,
    • Organizer
      物理学会 第77回年次大会(2022年)
  • [Presentation] New project to explore neutron-deficient actinide nuclei2022

    • Author(s)
      J.T. Li et al.,
    • Organizer
      物理学会 第77回年次大会(2022年)
  • [Presentation] 高速応答を活かした大強度ビームのための重イオン飛跡検出器2021

    • Author(s)
      花井周太郎
    • Organizer
      KEK研究会「放射線検出器とその応用」
  • [Remarks] SAKURA project portal

    • URL

      https://sites.google.com/cns.s.u-tokyo.ac.jp/cnsdonuts/home/Research/SAKURA/sakura2020

URL: 

Published: 2022-12-28  

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