Study of pygmy dipole resonances in lead isotopopes using linearly polarized gamma-ray beam

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K04007
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 15020:Experimental studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
• Research Institution: National Institutes for Quantum Science and Technology
• Principal Investigator: Shizuma Toshiyuki 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光量子科学研究所 光量子ビーム科学研究部, 上席研究員 (50282299)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宮本 修治 兵庫県立大学, 高度産業科学技術研究所, 特任教授 (90135757) ; 稲倉 恒法 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 研究員 (20436249)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 原子核構造 / 電気双極子遷移強度 / 核共鳴蛍光散乱

Outline of Final Research Achievements

Nuclear resonance fluorescence experiments of lead nuclei were performed using quasi-monochromatic laser Compton gamma rays and bremsstrahlung radiation. By measuring the intensity and angular distribution of scattered gamma rays, we obtained the dipole transition strengths for Pb-204 and Pb-206. In addition, theoretical calculations based on a quasiparticle phonon model that takes into account multiple phonon configurations were performed. The results reproduced the gross properties of the E1 strength. Analysis of the proton and neutron transition densities revealed that the low-lying E1 strength is due to both the collective neutron skin oscillation and the single-particle excitation. However, more complex configurations due to coupling of 1^- to multiphonon states which causes a fragmentation and a shift of the low-lying E1 strength toward lower energy were also observed.

Free Research Field

原子核物理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

原子核の低励起状態の遷移強度や多重極度を実験的に明らかにすることは、電気双極子(E1)遷移や磁気双極子(M1)による正確な遷移強度を決定する上で重要である。特に、低励起エネルギーのE1励起準位は、ピグミー共鳴とも呼ばれ、核表面に現れる中性子スキンと原子核コアとの相互作用に起因した集団運動によるものと考えられており、その微視的構造を明らかにすることにより、有限量子多体系である原子核の理解が進むものと考えられる。さらに、ピグミー共鳴などの低エネルギー遷移の強度は、宇宙元素合成における核種の生成率に影響を与えることからも、ピグミーE1共鳴について明らかにすることは重要である。