Elucidation of the fission mechanism in the neutron-rich region and its application to the r-process calculation

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 22K20373
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: 0203:Particle-, nuclear-, astro-physics, and related fields
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: Tanaka Shoya 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 (10963176)
• Project Period (FY): 2022-08-31 – 2024-03-31
• Keywords: 核分裂 / 動力学模型 / 統計模型 / rプロセス

Outline of Final Research Achievements

Nucleosynthesis by the rapid-neutron-capture process, the so-called r-process, represents for cosmic origin of the heaviest elements beyond the iron-group peak, but its details are not understood. The neutron-rich nuclei in the elemental synthesis process are not experimentally accessible, so we rely on theoretical evaluations. Nuclear fission plays a key role in the termination of the r-process path. In this study, beyond the conventional phenomenological model, we calculated fission and prompt neutron emission by combining the dynamical model with the statistical model. By extending the model beyond the region of experimental data to the neutron-rich nuclear region leading to r-process calculations, several experimentally reported specific fission modes were elucidated.

Free Research Field

原子核物理

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

rプロセス計算に使用される従来の核分裂模型は現象論的なものが主であったが、本研究では原子核構造や動力学的効果を考慮した新たな核分裂理論模型を構築することで、未知領域であった中性子過剰核を核分裂の評価を可能とした。本研究成果は実験に先立ち、中性子過剰核における核分裂という未知領域を開拓するものであり、原子核反応実験に指針を与えることが出来た。また、安定の島へ到達するためには中性子過剰核領域の核物理の理解が必須であり、本研究によってrプロセス経路における中性子過剰領域の核物理を押さえることは、新元素の合成や安定の島への到達に資する成果となった。