Study of neutron-rich actinide isotopes toward elucidation of the r-process termination

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H00169
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Medium-sized Section 15:Particle-, nuclear-, astro-physics, and related fields
• Research Institution: High Energy Accelerator Research Organization
• Principal Investigator: Watanabe Yutaka 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 教授 (50353363)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 平山 賀一 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 准教授 (30391733)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: ガスセル / 多核子移行反応 / 中性子過剰核 / アクチノイド

Outline of Final Research Achievements

Combining nucleus synthesis by multinucleon transfer reactions, collection of reaction products using an argon gas cell, element selection by laser ionization, mass separation using a dipole magnet, and precise mass measurement using a multi-reflection time-of-flight mass spectrograph, a method to synthesize, separate, and measure the mass of neutron-rich actinide nuclei was established, which was difficult with conventional methods. We discovered the unknown isotope 241U, and measured the masses of 241U and 242U for the first time.

Free Research Field

原子核実験

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

鉄より重い元素のおよそ半分は天体での元素合成過程の一つである速い中性子捕獲過程(r過程)で合成されたと考えられている。r過程は非常に中性子が過剰な未知の原子核を合成して進行し、アクチノイドや超アクチノイドまでの原子核に至って核分裂により終焉する。中性子過剰なアクチノイドの質量などの原子核の性質はr過程を包括的に理解する上で重要であり、この領域の原子核を合成・分離して精密に質量を測定する手法を確立したことの学術的意義は大きい。