2023 Fiscal Year Research-status Report
多価イオンエキゾチック核の寿命の精密測定と宇宙核物理学
| Project/Area Number |
23KK0055
|
|---|
| Research Institution | Saitama University |
|---|
Principal Investigator |
山口 貴之 埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (10375595)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
洲嵜 ふみ 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, 研究職 (70779727)
小沢 顕 筑波大学, 数理物質系, 教授 (80260214)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2023-09-08 – 2027-03-31
|
| Keywords | 蓄積リング / 多価イオン / ガンマ崩壊 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、核反応で生成される多価イオン状態の不安定核ビームを重イオン蓄積リングに貯蔵し、飛行中の崩壊を観測することにより、中性状態からの寿命変化を観測する。特に、基底状態と励起状態のスピンパリティが共に0+準位のガンマ崩壊に着目する。この遷移は選択則により1光子の崩壊（通常のガンマ崩壊）が起こらないため、内部転換電子放出による崩壊となる。しかし、高エネルギー核反応で生成された不安定核ビームは軌道電子を纏わないため、崩壊することができず、量子力学の2次効果による2光子崩壊のみが起こる。この稀現象の観測は量子論の精密検証のみならず、励起状態の寿命変化という宇宙の極限下で起きている核反応連鎖による元素合成の理解に本質的に重要である。
実験はドイツGSI/FAIR研究所で行う。GSI研究所の蓄積リングESRに78Krから生成した72Geビームを貯蔵した。72Geは基底状態のスピンパリティが0+で、励起エネルギー~700keVに0+準位（アイソマー）を持つ。核反応で生成された72Geには約5%の割合でアイソマーが含まれる。ESRに入射された粒子はショットキー検出器によってその周回周波数を非破壊的に観測することができる。蓄積リングを等時性条件にしておくことで周回周波数は粒子の質量電荷比に比例する。飛行中に2光子崩壊すると質量が減り周回周波数が変化するため、バックグラウンドなしに直接崩壊を観測することができる。72Geに明瞭に2光子崩壊の証拠を得ることに成功した。
2023年度は2021年度に行ったビーム実験の解析を完了し、実験室系で半減期~24msを得た。そして投稿論文を完成させた。2024年度にあらたな実験を予定しており目下準備中である。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2021年に行った実験データの解析を終了し、投稿論文を完成させた。2024年に予定している実験の準備を進めている。
|
| Strategy for Future Research Activity |
2024年度前半にGSI/FAIRにてビーム実験が予定されている。シンクロトロンによって100Moの1次ビームをエネルギー核子当たり約450MeVまで加速する。Be生成標的に照射し入射核破砕反応によって98Moもしくは98Zrを生成する。これらの核種はいずれも基底状態のスピンパリティが0+で、第1励起状態も0+のアイソマー準位を持つ。GSIの蓄積リングESRを等時性に調整し、98Mo/98Zrを入射、ショットキー検出器によって周回周波数の変化を非破壊観測する。蓄積リング中を周回中に2光子崩壊すれば周波数変化から明瞭に観測することができる。実験には山口が取りまとめ役となり若手研究者を引き連れて渡航する。実験後、データを持ち帰りGSI研究者と独立に解析を進める。解析結果は1年を目処にまとめる予定である。
また、GSI/FAIR研究所との共同研究により、革新的な位置感度型ショットキー検出器を開発している。本研究テーマには使用しないが、2024年秋に日本に輸送しビーム試験を予定している。これによって、蓄積リングを周回する粒子の軌道を測定することができるため、蓄積リングのビーム診断系として利用できるだけにとどまらず、周回粒子の運動量を正確に測定することができるようになる。成功すれば同種の検出器をGSI/FAIRにも導入予定である。この開発は国際共同研究として日本側はデータ収集系の準備を行う。
|
| Causes of Carryover |
2023年度に加速器実験がアサインされず2024年度になったこと。及び2023年度の渡航を取りやめオンラインミーティングに変更し、2024年度の加速器実験により多くの若手研究者を渡航できるよう調整したことによる。
|
-
-
-
-
[Journal Article] Ground-state mass of 22Al and test of state-of-the-art ab initio calculations2024
Author(s)
M.Z. Sun, Y. Yu, X.P. Wang, M. Wang, J.G. Li, Y.H. Zhang, K. Blaum, Z.Y. Chen, R.J. Chen, H.Y. Deng, et al.
-
Journal Title
Chin. Phys. C
Volume: 48
Pages: 034002/1-7
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
-
[Journal Article] Proton capture on stored radioactive 118Te ions2023
Author(s)
S. F. Dellmann, J. Glorius, Y. A. Litvinov, R. Reifarth, K. Al-Khasawneh, M. Aliotta, L. Bott, B. Brueckner, C. Bruno, R. J. Chen, et al.
-
Journal Title
EPJ Web of Conferences
Volume: 279
Pages: 11018/1-5
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
-
[Journal Article] Precision experiments with heavy-ion storage rings2023
Author(s)
Yu.A. Litvinov, J. Glorius, M. Steck, Th. Stoehlker. K. Blaum, C.C. Bruno, P.J. Woods, I. Dillmann, B. Jurado, W. Korten, X. Ma, Y. Zhang, R. Reifarth, P. Walker, T. Yamaguchi
-
Journal Title
Acta Phys. Pol. B suppl.
Volume: 16
Pages: 4-A25
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
-
[Journal Article] Storage, accumulation and deceleration of secondary beams for nuclear astrophysics2023
Author(s)
J. Glorius, Yu. A. Litvinov, M. Aliotta, F. Amjad, B. Brueckner, C.G. Bruno, R. Chen, T. Davinson, S.F. Dellmann, T. Dickel, et al.
-
Journal Title
Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B
Volume: 541
Pages: 190-193
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
-
-
[Journal Article] Matter radius of the doubly-magic 56Ni measured in a storage ring2023
Author(s)
M. von Schmid, T. Aumann, S. Bagchi, S. Boenig, M. Csatlos, I. Dillmann, C. Dimopoulou, P. Egelhof, V. Eremin, T. Furuno, et al.
-
Journal Title
Eur. Phys. J. A
Volume: 59
Pages: 83/1-7
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
-
[Journal Article] Bρ-defined isochronous mass spectrometry and mass measurements of 58Ni fragments2023
Author(s)
M. Zhang, X. Zhou, M. Wang, Y. H. Zhang, Yu.A. Litvinov, H. S. Xu, R. J. Chen, H. Y. Deng, C. Y. Fu, W. W. Ge, et al.
-
Journal Title
Eur. Phys. J. A
Volume: 59
Pages: 27/1-16
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
-
[Journal Article] Isochronous mass measurements of neutron-deficient nuclei from 112Sn projectile fragmentation2023
Author(s)
Y. M. Xing, C. X. Yuan, M. Wang, Y. H. Zhang, X. H. Zhou, Yu. A. Litvinov, K. Blaum, H. S. Xu, T. Bao, R. J. Chen, et al.
-
Journal Title
Phys. Rev. C
Volume: 107
Pages: 014304/1-14
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
-
-
-
-
