2022 Fiscal Year Annual Research Report
Observing the electron bridge process of the Th-229 isomer utilizing ion-molecule reactions
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20K14500
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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, 特別研究員 (60845626)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | トリウム229 / 電子架橋遷移 / 核異性体 / イオントラップ / RFカーペット / ガスセル / イオン分子反応 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Th-229mはTh-229原子核の第一励起状態であり，8 eV程度という極端に低い励起エネルギーを持つ．そのため、Thの電子状態によっては、γ線放出過程や内部転換過程よりも高次の壊変過程である電子架橋遷移（電子遷移を介したγ線放出過程）が観測される可能性がある。本研究では、2価や3価のTh-229mイオンと分子をイオントラップ中で反応させるという手法を用いることで、1価のTh-229mイオンや様々なTh-229m分子イオンを生成し、電子架橋遷移を初めて観測することを目指した。
2022年度は、イオントラップ装置を製作し、これまでに開発したRFカーペットガスセル装置と四重極質量分離器の間に接続した。イオントラップ部には1 Pa程度までのガスを導入することができ、Th-229イオンの電子状態を変化させることができる。まず、U-233線源から引き出された3価のTh-229イオンを一定時間トラップした後、バンチ化されたイオンを検出器まで引き出す実験を実施し、1バンチ当たり300個程度のTh-229イオン（数個程度のTh-229mを含む）を引き出すことができた。さらに、検出器上で中性原子になったTh-229mから放出される内部転換電子を検出することにも成功した。一方、イオントラップ中に微量のCO2を導入することで、3価と2価のTh-229イオンが化学反応によって変化する様子を確認することにも成功した。今後は、様々な化学種のTh-229mイオンをイオントラップ中で作製し、トラップ時間とTh-229mの個数（検出されるTh-229mの内部転換電子の個数）の関係を調べることで、Th-229mの化学種と半減期の関係を明らかにする。内部転換でもγ線放出でも説明できない半減期を持つ化学種が見つかれば、それについて電子架橋遷移由来の光子を測定することで、電子架橋遷移の存在を実証することができる。
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[Journal Article] Estimation of radiative half-life of 229mTh by half-life measurement of other nuclear excited states in 229Th2022
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: 55
Pages: S13
Peer Reviewed / Open Access
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[Presentation] トリウム229アイソマー状態からの脱励起真空紫外光の探索2023
Author(s)
平木貴宏, Kjeld Beeks, 藤本弘之, 福永優太, 管明, 羽場宏光, 笠松良崇, 北尾真司, 小無健司, 増田孝彦, 永澤延元, 岡井晃一, 笹尾登, Fabian Schaden, Thorsten Schumm, 瀬戸誠, 重河優大, 高取沙悠理, 玉作賢治, 植竹智, 渡部司, 渡部信, 山口敦史, 安田勇輝, 依田芳卓, 吉見彰洋, 吉村浩司, 吉村太彦
Organizer
日本物理学会2023年春季大会
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[Presentation] 固体原子核時計の実現へ向けた放射光X線を用いたトリウム229結晶の特性評価2023
Author(s)
高取沙悠理, Kjeld Beeks, 藤本弘之, 福永優太, 管明, 羽場宏光, 平木貴宏, 笠松良崇, 北尾真司, 小無健司, 増田孝彦, 永澤延元, 岡井晃一, 笹尾登, Fabian Schaden, Thorsten Schumm, 瀬戸誠, 重河優大, 玉作賢治, 植竹智, 渡部司, 渡部信, 山口敦史, 安田勇輝, 依田芳卓, 吉見彰洋, 吉村浩司, 吉村太彦
Organizer
日本物理学会2023年春季大会
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[Presentation] トリウム229アイソマー準位探索のための核共鳴散乱標的の開発2023
Author(s)
福永優太, Kjeld Beeks, 藤本弘之, 平木貴宏, 管明, 羽場宏光, 笠松良崇, 北尾真司, 小無健司, 増田孝彦, 永澤延元, 岡井晃一, 笹尾登, Fabian Schaden, Thorsten Schumm, 瀬戸誠, 重河優大, 高取沙悠理, 玉作賢治, 植竹智, 渡部司, 渡部信, 山口敦史, 安田勇輝, 依田芳卓, 吉見彰洋, 吉村浩司, 吉村太彦
Organizer
日本物理学会2023年春季大会
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[Presentation] トリウム229アイソマー状態からの脱励起に伴う真空紫外光の探索2022
Author(s)
岡井晃一, Kjeld Beeks, 藤本弘之, 福永優太, 管明, 羽場宏光, 原秀明, 平木貴宏, 稲垣新, 小早川大貴, 笠松良崇, 北尾真司, 小無健司, 増田孝彦, 宮本祐樹, 笹尾登, Thorsten Schumm, 瀬戸誠, 重河優大, 高取沙悠理, 玉作賢治, 植竹智, 渡部司, 渡部信, 山口敦史, 安田勇輝, 依田芳卓, 吉見彰洋, 吉村浩司, 吉村太彦
Organizer
日本物理学会 2022年秋季大会
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