2013 Fiscal Year Annual Research Report
| Project/Area Number |
23340172
|
|---|
| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
|---|
Principal Investigator |
松村 宏 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 放射線科学センター, 准教授 (30328661)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
末木 啓介 筑波大学, 数理物質科学研究科(系), 教授 (90187609)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2015-03-31
|
| Keywords | 国際研究者交流 / 米国立フェルミ加速器研究所 |
|---|
| Research Abstract |
本研究は，地形変化プロセス研究で活躍する地表岩石中の宇宙線生成核種を利用した地形変化年代測定法に，新手法を提案・確立することを目的とする。具体的には次の２テーマがあり，それぞれについて当該年度に実施した研究の成果を記述する。
①マグネタイトを用いた新しい年代測定法の確立
岩石中マグネタイト鉱物は，地形変化年代測定のための試料としての理想的要件を揃えていることに着目。マグネタイト中の長半減期宇宙線生成核種の加速器質量分析法を開発し，地形変化年代測定法の確立を目指す。分析の簡素化に最も依存するマグネタイト試料の溶解について，さらに検討が進み，1g試料あたり，5gシュウ酸二水和物+15mL水，70℃への溶解が最適条件であると結論づけた。これは当初考えていたよりも添加物の種類，液量が少なく，大幅に溶解時間が短縮できるものであった。また，溶解後の主成分である鉄とシュウ酸の簡便除去法を見出した。これにより，以降に行う化学分離の大幅な簡素化が実現し，目的核種の回収量の増加，分離時間の短縮など利点をもたらした。
②ミュー粒子による放射性核種の生成率測定
地中の宇宙線生成核種の深度分布は精度良い年代を与えるが，地中深くの最大寄与であるミュー粒子による生成速度が不確定である。そこで，加速器で生成させたミュー粒子を標的に照射する実験を行い，現在良くわかっていないミュー粒子による生成速度を実験・理論両面から求める。前年度までに米国立フェルミ加速器研究所の120GeV陽子加速器のNuMIビームコースでのミュー粒子ビームの照射場について検討が行われており，当該年度においては，その場においての照射実験を行った。主に銅標的における核破砕反応のメカニズムに関する実験データを収集した。ミュー粒子による核破砕反応において，標的核の励起エネルギー，運動エネルギー共に光核反応に酷似しているという重要な知見が得られた。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
①マグネタイトを用いた新しい年代測定法の確立
実験手法の開発研究の中で一番の課題であった，マグネタイト試料の溶解条件が確定し，分析のための化学分離法が大きく改善され，手法の大半が確立したことは当該年度の大きな成果である。しかしながら，試料の前処理にまだ少し課題を残しており，実試料分析に入れていない。当初の予定よりやや遅れ気味であるが，試料の前処理法の課題についても早期に解決し，実試料分析を行いたいと考えている。
②ミュー粒子による放射性核種の生成率測定
予期していなかった本年度のアメリカ政府の予算執行決定が遅れた影響で，米国立フェルミ加速器研究所のビーム運転が秋まで行われなかった。試料のインストールが昨年度の3月に既に行われていたが，この影響で照射開始が当初の予定より大幅に遅れることになった。米国立フェルミ加速器研究所には秋に分析に行く予定であったが，結果として冬に行くことになり，大幅な研究遅延が生じた。冬の実験の結果を分析して，次年度の照射計画が確定するため，次回実験の進行も遅れを生じている。しかしながら，当該年度において，ミュー粒子による銅標的核の核破砕反応において，標的核の励起エネルギー，運動エネルギー共に光核反応に酷似しているという知見を得ることに成功したのは本研究においてとても重要である。
|
| Strategy for Future Research Activity |
①マグネタイトを用いた新しい年代測定法の確立
化学者以外でも実施可能な難易レベルでの分析手法の開発には既になってきているが，マグネタイト試料の前処理法にまだ課題が残っている。そこで，まずはマグネタイト試料の前処理法について研究し，分析手法の早期の確立を目指す。具体的には，現方法では分析への妨害成分の混入があるため，マグネタイトの粉砕方法，酸洗浄方法，アルカリ洗浄方法，重液分離方法を研究する。分析手法の確立後には，本研究で開発した手法により，実試料中の宇宙線生成核種の分離による加速器質量分析を行い，試料の良否を確認する。研究成果については，国際会議での発表を予定する。
②ミュー粒子による放射性核種の生成率測定
米国立フェルミ加速器研究所NuMIビームコースでのミュー粒子照射実験を引き続き実施する。分析のための渡米時期は秋頃を予定する。これまでとは異なる標的核にミュー粒子を照射し，ミュー粒子核破砕反応の実験データを取得する。特に重標的核における核反応には入射粒子の違いによる核反応の特徴が出やすいため重視する。分析に必要な機器類は日本から輸送し持ち込んで実験する。高エネルギー加速器研究機構ではMARS15計算コードによるシミュレーションを行い，ミュー粒子核反応の理論的な検討を行う。フェルミ加速器研究所滞在中にはMARS15計算コードの開発者とミュー粒子核反応に関する議論を行い，ミュー粒子核反応についての研究成果をまとめる。研究成果の発表を予定する。
|
