2020 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of the nuclear decay property of Th-229m utilizing Ac-229
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19K23445
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
重河 優大 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, 基礎科学特別研究員 (60845626)
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| Project Period (FY) |
2019-08-30 – 2021-03-31
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| Keywords | トリウム229 / 原子核時計 / アクチニウム / プロトアクチニウム / 229mTh / 核異性体 / 真空紫外光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Th-229mはTh-229原子核の第一励起準位であり，8 eV程度という非常に低い励起エネルギーを持つ．基底状態のTh-229をレーザーによってTh-229mへ励起できれば，超高精密な原子核時計を作製できると期待される．レーザー励起を実現するためには，0.1 eV程度の精度でTh-229mの励起エネルギーを決定すること，Th-229mのγ線放出の半減期を決定することが必要であり、そのためにはTh-229mのγ線を直接観測することが重要である。本研究では、Ac-229やPa-229を介してTh-229mの化学状態を適切に制御することで、Th-229mの内部転換を抑制し、γ線を世界で初めて観測することを目指す。
2020年度は、理化学研究所のAVFサイクロトロンを利用して、Th-232(p,4n)Pa-229反応によってPa-229を製造した。イオン交換法によりPa-229をTh-232ターゲットや様々な副生成物から分離する試験を行い、Pa-229を90%程度という高い効率で分離することに成功した。Pa-229溶液をCaF2結晶に滴下し、アニールすることによってCaF2結晶へのPa-229のドープを試みた。そして、2019年度に開発した真空紫外光測定装置を用いてPa-229/CaF2試料の光子測定を実施した。151 nmと (Th-229mの波長に対応)と171 nmのバンドパスフィルターを通した時の光子計数率を比較したところ、両者に明確な差がみられず、Th-229mのγ線を観測することができなかった。この原因は、Pa-229がCaF2結晶の内部へと十分に侵入せず、F-イオンと適切に配位していないためであると考えらえれる。今後は、Pa-229をイオン化・加速し、CaF2結晶内部へPa-229を打ち込んだ後にアニールすることで、CaF2結晶へのPa-229の適切な導入を試みたい。
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[Journal Article] Half-life determination of nuclear excited states of 229Th by the coincidence measurement between α particles and γ rays from 233U2020
Author(s)
Y. Shigekawa, A. Yamaguchi, K. Suzuki, H. Haba, T. Hiraki, H. Kikunaga, T. Masuda, S. Nishimura, N. Sasao, A. Yoshimi, and K. Yoshimura
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Journal Title
RIKEN Accel. Prog. Rep.
Volume: 53
Pages: 51～51
Peer Reviewed
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