Nuclear matter radii and neutron skin of Sn isotopes

2023 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 22H00126
• Research Institution: Saitama University
• Principal Investigator: 鈴木 健 埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (10196842)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 西村 太樹 東京都市大学, 理工学部, 准教授 (30612147) ; 福田 光順 大阪大学, 大学院理学研究科, 准教授 (50218939) ; 泉川 卓司 新潟大学, 研究統括機構, 准教授 (60282985) ; 大坪 隆 新潟大学, 自然科学系, 准教授 (70262425)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: 核物質半径 / 荷電半径 / 中性子スキン / 魔法数 / 対称エネルギー係数

Outline of Annual Research Achievements

原子核を構成する陽子と中性子が魔法数という数字(Z, N=2,8,20,28,50,82,126)を取るときに特に安定になる(固く束縛する)事が知られている。 Z=20のカルシウム同位体では魔法数を跨ぐN=28の前後で半径が異常に大きくなる現象が我々自身によってみつかっているかがZ=50の錫（スズ）同位体でも魔法数を跨ぐ　N=82の前後で半径の異常増大が観測されるかがポイント。もし見つかれば3体LS相互作用の効果かと期待される。半径の異常増大を確認する事で3体LS相互作用の効果を証明する。3体LS相互作用の効果の有無検証は喫緊の課題となっている。
具体的方法としては不安定同位体を含む 114-137Sn(錫・スズ) 原子核をビームとして用い理化学研究所の大型核破砕片生成分離装置(BIGRIPS)を使用して,相互作用断面積と一部未知(A=135-137)の荷電変化断面積との同時測定を統計精度1% にて行い,その結果から, 核物質半径と陽子分布半径をグラウバー理論を援用してそれぞれ導出し中性子魔法数 N =82 を跨ぐ領域での核物質半径異常増大を見る事と114 -137Sn同位体の中性子スキン厚を誤差伝搬の精度で決定して, 非対称な核の状態方程式 (EOS) の対称エネルギー係数を決定する事が研究目的である。ここでいう「中性子スキン」とは，中性子過剰な原子核において核の表面近傍に出 現する中性子分布のみで構成される層のことである。
手法を整理すると① 相互作用断面積測定 →これで核物質半径の増大が調べられる。
また 荷電変化断面積測定 →陽子分布半径の決定。→中性子スキン厚の決定。
このため相互作用断面積と荷電変化断面積との同時測定の準備を行った。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

一昨年度中盤になってウクライナ情勢を反映した加速器運転のための電気代不足に加え
昨年度は加速器の真空漏れトラブルにより加速器運転計画が後ろ倒しと なった。
飛行時間（プラチック）測定用検出器を作成した。
当初2年目 のR05年度に行う予定だった本番実験を、3年目のR06年度に理化学研究所 BIGRIPS にて行う。相互作用断面積 σI と 荷電変化断面積 σCC の 同時測定をトラ ンスミッション法にて行う予定である。 時期はこの秋を想定している。

Strategy for Future Research Activity

相互作用断面積 σI と 荷電変化断面積 σCC の 同時測定をトラ ンスミッション法にて行う予定である。 測定後はデータ解析に注力し投稿論文を目指す。

Research Products

• [Journal Article] Charge-changing cross sections for mirror nuclear pair 22Ne and 22Mg (2024)
  • Author(s): S. Ishitani, M. Fukuda, M. Fukutome, G. Takayama, R. Taguchi, K. Watanabe, M. Tanaka, T. Ohtsubo, N. Noguchi, K. Takatsu, Y. Ota, T. Suzuki, T. Yamaguchi, M. Kanda, N. Shinozaki, D. Nishimura, H. Takahashi, S. Sugawara, C. Une, A. Ozawa, T. Moriguchi, N. Kaname, A. Yano, A. Moriyama, S. Sato, S. Fukuda, A. Kitagawa
  • Journal Title: Hyperfine Interact. Volume: 245 Pages: -
  • DOI: 10.1007/s10751-024-01874-5
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] β-MRI: new imaging device utilizing β-NMR (2024)
  • Author(s): Y. Mizoi, M. Mihara, Y. Kimura, T. Sugisaki, G. Takayama, M. Tanaka, D. Nishimura, Y. Otani, M. Fukutome, R. Taguchi, C. Sitan, S. Ishitani, R. Miyahara, K. Watanabe, M. Fukuda, T. Izumikawa, N. Noguchi, K. Takatsu, H. Takahashi, A. Yano, H. Seki, T. Ohtsubo, K. Matsuta, A. Kitagawa, S. Sato
  • Journal Title: Hyperfine Interact. Volume: 245 Pages: -
  • DOI: 10.1007/s10751-024-01859-4
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Development of muon spin imaging spectroscopy (2024)
  • Author(s): Takato Sugisaki Kenji M. Kojima Mototsugu Mihara Yoko Kimura Yutaka Mizoi Gen Takayama Daiki Nishimura Masaomi Tanaka Soshi Ishitani Gerald Morris Donald Arseneau Rahim Abasalti Deepak Vyas Mitsunori Fukuda Wataru Sato Runa Yasuda Ryo Taguchi
  • Journal Title: Interactions Volume: 245 Pages: -
  • DOI: 10.1007/s10751-024-01878-1
  • Peer Reviewed
• [Presentation] One-neutron removal cross sections for the 16N isomeric state (2024)
  • Author(s): M. Fukutome1, M. Fukuda, M. Tanaka, D. Nishimura, M. Takechi, T. Ohtsubo, T. Izumikawa, T. Suzuki et al.
  • Organizer: VI Topical Workshop on Modern Aspects in Nuclear Structure The Many Facets of Nuclear Structure, BORMIO 6-11 February 2023.
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 原子核衝突で探る核半径・密度分布・核変形 (2024)
  • Author(s): 福田光順
  • Organizer: 重イオン加速器HIMACでの物理学研究”シンポジウム in 日本物理学会2024年春季大会
  • Invited
• [Presentation] Heガスセルを用いた固体水素標的の厚さの均一化 (2023)
  • Author(s): 矢野朝陽, 小沢顕, 森口哲朗, 福田光順, 大坪隆, 泉川卓司, 鈴木健ら
  • Organizer: 日本物理学会2023年春季大会， オンライン
• [Presentation] 22Mg，22Neの荷電変化断面積の測定 (2023)
  • Author(s): 渡辺薫, 福田光順, 福留美樹, 西村太樹, 大坪隆, 泉川卓司, 鈴木健ら
  • Organizer: 日本物理学会2023年春季大会， オンライン
• [Presentation] Li，Be同位体の荷電変化断面積と新しい陽子分布半径導出法 (2023)
  • Author(s): 髙山元, 福田光順, 田中聖臣, 福留美樹, 西村太樹, 大坪隆, 泉川卓司, 鈴木健ら
  • Organizer: 日本物理学会2023年春季大会， オンライン
• [Presentation] 12，13B，11C，12，13Nの荷電変化断面積とその標的依存性 (2023)
  • Author(s): 田口諒, 福田光順, 高山元, 福留美樹, 西村太樹, 大坪隆, 泉川卓司, 鈴木健ら
  • Organizer: 日本物理学会2023年春季大会， オンライン
• [Presentation] 16Nアイソマーの中性子剥離断面積・反応断面積測定 (2023)
  • Author(s): 福留美樹, 福田光順, 堀内渉, 田中聖臣, 西村太樹, 大坪隆, 泉川卓司, 鈴木健ら
  • Organizer: 日本物理学会2023年春季大会， オンライン
• [Presentation] 重い標的核に対する12Cと27Alの反応断面積測定 (2023)
  • Author(s): 野口法秀, 武智麻耶, 大坪隆, 西村太樹, 泉川卓司, 鈴木健ら
  • Organizer: 日本物理学会2023年春季大会， オンライン
• [Presentation] Development of Thick Solid Deuterium Target (2023)
  • Author(s): A. Yano, T. Moriguchi, A. Ozawa, D. Nishimura, T. Ohtsubo, T. Izumikawa, T.Suzuki et al.
  • Organizer: The 4th International Conference on Advances in Radioactive Isotope Science (ARIS2023), Avignon, France, Jun. 4 - 9, 2023
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Half-life measurement of isomeric state in 25Si (2023)
  • Author(s): D.Nishimura, M. Fukuda, M. Amitani, T. Ohtsubo, T. Izumikawa, T.Suzuki et al.
  • Organizer: 6th Joint Meeting of the APS Division of Nuclear Physics and the Physical Society of Japan, Nov.26- Dec.1 2023; Waikoloa, Hawaii, the Big Island, USA
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Performance Evaluation of Time-Measurement System Using Ultra-fast Plastic Scintillation Detectors in BigRIPS (2) (2023)
  • Author(s): R. Kageyama, C.Une, D. Nishimura, M. Fukuda, T. Ohtsubo, T. Izumikawa, T.Suzuki et al.
  • Organizer: 6th Joint Meeting of the APS Division of Nuclear Physics and the Physical Society of Japan, Nov.26- Dec.1 2023; Waikoloa, Hawaii, the Big Island, USA
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] One-neutron removal and reaction cross sections for 16N(0-) isomeric state (2023)
  • Author(s): M.Fukuda, M.Fukutome, M.Tanaka, D.Nishimura, T. Ohtsubo, T. Izumikawa, T.Suzuki et al.
  • Organizer: 6th Joint Meeting of the APS Division of Nuclear Physics and the Physical Society of Japan, Nov.26- Dec.1 2023; Waikoloa, Hawaii, the Big Island, USA
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Measurements of Reaction Cross Sections for 12C, 20Ne and 27Al on heavy-mass targets (2023)
  • Author(s): N.Noguchi, M.Takechi, T.Ohtsubo, M.Fukuda, D.Nishimura, T. Izumikawa, T.Suzuki et al.
  • Organizer: 6th Joint Meeting of the APS Division of Nuclear Physics and the Physical Society of Japan, Nov.26- Dec.1 2023; Waikoloa, Hawaii, the Big Island, USA
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] A new method for derivation of the proton distribution radii through charge-changing cross sections for light-mass isotope chains (2023)
  • Author(s): G.Takayama, M.Fukuda, M.Tanaka, D.Nishimura, T.Ohtsubo, T. Izumikawa, T.Suzuki et al.
  • Organizer: 6th Joint Meeting of the APS Division of Nuclear Physics and the Physical Society of Japan, Nov.26- Dec.1 2023; Waikoloa, Hawaii, the Big Island, USA
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Interaction Cross Sections and Neutron Skin Thicknesses of Ni Isotope Chain (2023)
  • Author(s): M.Fukutome, M.Tanaka, M.Fukuda, M.Takechi, D.Nishimura, T.Suzuki, T.Ohtsubo, T.Izumikawa et al.
  • Organizer: 6th Joint Meeting of the APS Division of Nuclear Physics and the Physical Society of Japan, Nov.26- Dec.1 2023; Waikoloa, Hawaii, the Big Island, USA
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Charge-Changing Cross Sections for Mirror Nuclear Pair 22Ne-22Mg (2023)
  • Author(s): S.Ishitani, M.Fukuda, M.Fukutome, D.Nishimura, T.Suzuki, T.Ohtsubo, T.Izumikawa et al.
  • Organizer: 6th Joint Meeting of the APS Division of Nuclear Physics and the Physical Society of Japan, Nov.26- Dec.1 2023; Waikoloa, Hawaii, the Big Island, USA
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Measurements of isomer ratios and half-life of isomeric state in 12Be (2023)
  • Author(s): R.Taguchi, M.Fukuda, M.Fukutome, D.Nishimura, T.Suzuki, T.Ohtsubo, T.Izumikawa et al.
  • Organizer: 6th Joint Meeting of the APS Division of Nuclear Physics and the Physical Society of Japan, Nov.26- Dec.1 2023; Waikoloa, Hawaii, the Big Island, USA
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Charge-Changing Cross Section and Charge Radii of B, C, and N Isotopes (2023)
  • Author(s): Ryo Taguchi, Mitsunori Fukuda, D.Nishimura, T.Suzuki, T.Ohtsubo, T.Izumikawa et al.
  • Organizer: Int.Conf.on Hyperfine Interactions and their Applications, Nov.13- 17 2023, Nara,Japan
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Charge-Changing Cross Sections of Mirror Nuclei Pair 22Ne-22Mg (2023)
  • Author(s): Soshi Ishitani, Mitsunori Fukuda, D.Nishimura, T.Suzuki, T.Ohtsubo, T.Izumikawa et al.
  • Organizer: Int.Conf.on Hyperfine Interactions and their Applications, Nov.13- 17 2023, Nara,Japan
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Charge Changing Cross Sections and Charge Radii of Ni Isotopes (2023)
  • Author(s): M. Fukutome, M. Tanaka, M. Fukuda, M. Takechi, D. Nishimura, T. Suzuki, T.Ohtsubo, T.Izumikawa et al.
  • Organizer: Int.Conf.on Hyperfine Interactions and their Applications, Nov.13- 17 2023, Nara,Japan
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 中重核領域におけるグラウバーモデルの適用性向上のための反応断面積測定Ⅱ (2023)
  • Author(s): 野口法秀
  • Organizer: 日本量子医科学会第3回学術大会, 口頭発表, Dec.8- 9 2023, 理研,和光市
  • Invited