2020 Fiscal Year Annual Research Report
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19H01929
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
寺西 高 九州大学, 理学研究院, 准教授 (10323495)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
久保野 茂 国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器科学研究センター, 客員主管研究員 (20126048)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | トリプルアルファ反応 / 対崩壊 / 内部電子対生成 / ホイル状態 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ヘリウムから炭素を生成するトリプルアルファ(3α)反応は宇宙での元素合成や天体の進化において重要な役割をしている。3α反応率を決定するパラメータの一つである、炭素12の第2励起状態(ホイル状態)の放射崩壊幅は、現在のところ実験的には±9%程度の精度でしか決定されていない。この放射崩壊幅の実験決定精度を最も支配している測定量はホイル状態の対崩壊分岐比である。本研究では新考案の逆運動学α共鳴非弾性散乱法により対崩壊分岐比を従来より高精度で実験的に決定することを目指している。本年度は本測定に至る前の準備として以下の項目を九州大学タンデム加速器施設にて実施した。
(1)本測定で用いるα(12C,α2)散乱の励起関数測定を散乱角度0度で行い、バックグラウンド粒子に対するα2の割合が最も大きくなる最適ビームエネルギーとして 45.5 MeV を決定した。
(2)本測定を想定した実験セットアップを構築し、酸素16ビームを用いて、計数率が高い酸素16第一励起状態の対崩壊の測定をテストとして行った。エネルギースペクトルにおいて対崩壊のピークを観測することができた。対崩壊検出器および反跳粒子検出器それぞれにおけるバックグラウンド粒子の様子を調べることもできた。
(3)ヘリウムガス標的封入用膜およびビームストッパー用金属板にビーム粒子があたることにより発生するバックグラウンド粒子を調査する実験を行った。材質に関してはチタン膜とカプトン膜およびタンタル板とニッケル板の比較を行った。その結果、これらの中ではそれぞれチタン膜とタンタル板がバックグラウンド粒子の発生量がより小さいことが分かった。
(4)実験セットアップのモンテカルロ・シミュレーション・コードを改善し反跳粒子測定に関するシミュレーションも可能となった。
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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
本測定に適した炭素12ビームエネルギーを決定することができた。テスト実験として酸素16の第一励起状態からの対崩壊を本研究独自の手法で観測することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
1)対崩壊検出器および反跳粒子検出器それぞれに対するバックグラウンド粒子の低減させるため実験セットアップの改善を行う。具体的にはビーム・コリメータ―とγ線遮蔽体の追加および、シンチレーター用遮光材の改善を行う。2)対崩壊検出器のシミュレーションの信頼度を評価し必要な改善を行う。3)ビーム強度増強または測定時間を長くした予備実験を行い、本測定の目途を立て、可能であれば本測定に着手する。
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