2010 Fiscal Year Annual Research Report
天体における炭素-ヘリウム核融合反応断面積の直接測定
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20340056
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
相良 建至 九州大学, 大学院・理学研究院, 教授 (00128026)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
寺西 高 九州大学, 大学院・理学研究院, 准教授 (10323495)
池田 伸夫 九州大学, 大学院・工学研究院, 教授 (70193208)
橋本 正章 九州大学, 大学院・理学研究院, 教授 (20228422)
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| Keywords | 天体核反応 / ヘリウム燃焼 / 直接測定 / 極低バックグランド測定 / タンデム加速器 / 膜なし気体標的 |
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| Research Abstract |
水素燃焼後の星はHe燃焼を始める。He燃焼の主反応のα+12C→160+γの速度が40年の世界競争を経ても未測定である。天体核反応の最大の課題である。天体ではα+12C→160+γがEcm=0.3MeVで起こる。我々はEcm=2.4MeV→1.5→1.15→1.0→0.85→0.7MeVで反応全断面積を測定し、結果を0.3MeVに外挿する。H22年度に我々がEcm=1.5MeVでの測定に成功し、ドイツGを追抜いて世界トップに立った。しかし0.7MeVまでの道のりは険しい。実験上の困難は、(1)数量的増加(ビーム量x標的量x検出効率)、(2)バックグランド(BG)の低減、(3)断面積絶対値の正確評価、である。
(1)数量的増加:Heガスを膜なしで真空中に閉じ込める九大独自の標的は、H21年度に世界最高の24Torrを達成し、今年度は長期安定運転を可能にし、目標達成した。検出効率は既に目標に達している。1.15MeV測定から、タンデム加速器を独自の加速減速法で運転しビームを100倍増させる。今年度は大強度ビームによる加速器負荷低減法を考案した。
(2)BGの低減:BGとビームが同じ0°方向に来るので分離するが、BG/ビームの粒子数比を最終的には10^<-19>にする。前人未踏の低減である。今年度は10^<-16>程度にまで達した。スリット端や真空ダクト壁での一次散乱粒子は完全除去した。二次散乱粒子の除去がまだ完全でない。将来三次散乱粒子も除去する。BG低減は、ビーム調整・制御、スリット系改良、電磁場での分析系改良、検出系の改良など多岐にわたる。試行錯誤の最も困難なテーマである。
(3)断面積絶対値の正確評価:ビーム量x標的量の5%での評価は出来た。160の荷電割合も精密測定法を確立し、基本的な問題点は今年度で全て解決した。
BG低減の装置改造費を得れば、2年間で1.0MeV、その後2年間で目標の0.7MeVに達するだろう。
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