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2016 Fiscal Year Annual Research Report

Direct mass measurements of super heavy elements using a novel low-energy RI-beam production method

Research Project

Project/Area Number 24224008
Research InstitutionHigh Energy Accelerator Research Organization

Principal Investigator

和田 道治  大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 教授 (50240560)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 森本 幸司  国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器研究センター, チームリーダー (00332247)
加治 大哉  国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器研究センター, 仁科センター研究員 (00391912)
小浦 寛之  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 先端基礎研究センター, 研究主幹 (50391264)
羽場 宏光  国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器研究センター, チームリーダー (60360624)
園田 哲  国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器研究センター, 仁科センター研究員 (60525583)
Project Period (FY) 2012-05-31 – 2017-03-31
Keywords直接質量測定 / 超重元素 / 中性子分離エネルギー / 原子質量 / MRTOF質量分光器 / 高周波イオンガイド
Outline of Annual Research Achievements

平成28年度は、GARIS施設での実質3回のマシンタイムにおいて、MRTOF質量分光器を用い、陽子過剰中重核から超ウラン元素まで80核種強の質量測定に成功した。
Zn-Sr領域の融合反応生成物の測定においては、多くの同重体を同時に測定できたため、ペニングトラップによって高確度・高精度測定された同重核を参照につかうことができた。その結果65Gaの質量は3.5x10-8の精度(2.2keV/c^2)で測定できMRTOF質量分析器の最高記録となった。測定した15核種はよく既知の値と一致していたが、76Ge, 81Brにおいては4σの差異があった。このようなβ崩壊や反応のQ値から間接的に求めた古い文献値は、安定核であっても直接質量再測定する必要性を示した。
Po-Th領域の測定においても幾つかの古い間接測定の誤りを見出したとともに、冷却したガスセルでは2価のイオン状態が優勢である(Frというアルカリ金属においても)という実験的に重要な発見があった。ビーム輸送の向上と合わせて全効率を1-2%まで改善できた。また219Raという半減期10msの同位体の質量測定のも成功した。
これらの成果を受けて、超重元素領域の測定に向かい、246,248,249Es, 250,251Fm, 249-252Md, 254No同位体の測定に成功し、そのうち5核種は初めて実験的に質量を決定した。とりわけMd同位体はβ崩壊核種のためα崩壊連鎖のQ値による間接質量測定からも閉ざされていたため、今回の測定によって間接的に253Lrから261Bh、及び253Lrから266Mtまでの計7核種の質量を決定することができた。この値は、幾つかの理論モデルによる予測と比較することにより、モデルの評価ができると同時に、Md, Lr同位体の2中性子分離エネルギーの導出からN=152の変形閉殻についての議論も可能になった。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (13 results)

All 2017 2016

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 4 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results) (of which Overseas: 1 results)

  • [Journal Article] First online multi reflection time-of-flight mass measurements of isobaric chains produced by fusion-evaporation reactions: Toward identification of superheavy elements via mass spectroscopy2017

    • Author(s)
      P.Schury, M.Wada, Y.Ito, D.Kaji, F.Arai, M.MacCormick, I.Murray, H.Haba, S.Jeong, S.Kimura, H.Koura, H.Miyatake, K.Morimoto, K.Morita, A.Ozawa, M. Reponen, P-A.Soederstroem, A.Takamine, T.Tanaka, H.Wollnik
    • Journal Title

      Physical Review C

      Volume: 95 Pages: 011305

    • DOI

      10.1103/PhysRevC.95.011305

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Status of the low-energy super-heavy element facility at RIKEN2016

    • Author(s)
      P.Schury, M. Wada, Y.Ito, F.Arai, D.Kaji, S.Kimura, K.Morimoto, H.Haba, S.Jeong, H.Koura, H.Miyatake, K.Morita, M.Reponen, A.Ozawa, T.Sonoda, A.Takamine, H.Wollnik
    • Journal Title

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B

      Volume: 376 Pages: 425-428

    • DOI

      10.1016/j.nimb.2016.02.061

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] SHE-Mass Project of KEK-RIKEN Collaboration2017

    • Author(s)
      M.Wada
    • Organizer
      3rd International Symposium on Super-Heavy Elements "Challenges in the studies of super-heavy nuclei and atoms"
    • Place of Presentation
      Kazimierz Dolny, Poland
    • Year and Date
      2017-09-10 – 2017-09-14
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] High Precision Spectroscopy of Low-Energy Short-Lived Nuclei2017

    • Author(s)
      M.Wada
    • Organizer
      Thurkish Physical Society 33rh International Physical Congress
    • Place of Presentation
      Bodrum, Turky
    • Year and Date
      2017-09-06 – 2017-09-10
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] About possible ambiguities from alpha spectroscopy and direct mass measurements of neutron-deficient actinium and radium isotopes2017

    • Author(s)
      M.Rosenbusch, P.Shury, M.Wada, Y.Ito, D.Kaji, M.MacCormicj, I.Murray, H.Haba, S.Kimura, H.Koura, H.Miyatake, J.Y.Moon, K.Morimoto, K.Morita, T.Niwase, A.Ozawa, M.Reponen, A.Takamine, T.Tanaka, H.Wollnik
    • Organizer
      Advances in Radioactive Isotope Science 2017
    • Place of Presentation
      Keystone, Cololado
    • Year and Date
      2017-05-28 – 2017-06-02
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] First direct mass measurements on Mendelevium with an MRTOF mass spectrograph2017

    • Author(s)
      Y.Ito, M.Wada, P.Schury, M.Rosenbusch, D.Kaji, K.Morimoto, Y.Hirayama, H.haba, S.Kimura, H.Koura, H.Miyatake, K.Morita, M.Mukai, I.Murray, JY.Moon, M.MacCormick, T.Niwase, K.Okada, A.Ozawa, M.Reponen, T.Tanaka, A.Takamine, H.Wollnik, S.Yamaki, Y.Watanabe
    • Organizer
      Advances in Radioactive Isotope Science 2017
    • Place of Presentation
      Keystone, Cololado
    • Year and Date
      2017-05-28 – 2017-06-02
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 重元素の網羅的質量測定の可能性と応用2017

    • Author(s)
      和田道治
    • Organizer
      日本物理学会
    • Place of Presentation
      大阪大学豊中キャンパス(大阪府・豊中市)
    • Year and Date
      2017-03-17 – 2017-03-20
    • Invited
  • [Presentation] MRTOF質量分析器による八重極変形核223,224Thの精密原子質量測定2017

    • Author(s)
      伊藤由太、和田道治、P.Schury, 加治大哉、森本幸司、羽場宏光、I.Murray, M. Rosenbusch,木村創大、高峰愛子、宮武宇也、山木さやか、新井郁也、H.Wollnik
    • Organizer
      日本物理学会
    • Place of Presentation
      大阪大学豊中キャンパス(大阪府・豊中市)
    • Year and Date
      2017-03-17 – 2017-03-20
  • [Presentation] 理研におけるMRTOFによる超ウラン元素の精密質量測定2017

    • Author(s)
      伊藤由太
    • Organizer
      第9回停止低速RIビームを用いた核分光研究会
    • Place of Presentation
      日本原子力機構・先端基礎研究センター (茨城県・東海村)
    • Year and Date
      2017-03-05 – 2017-03-06
  • [Presentation] Observation of doubly-charged ions of Pb through Pu extracted from cryogenic gas cell and mass analyzed by MRTOF-MS2017

    • Author(s)
      P. Schury
    • Organizer
      第9回停止低速RIビームを用いた核分光研究会
    • Place of Presentation
      日本原子力機構・先端基礎研究センター  (茨城県・東海村)
    • Year and Date
      2017-03-05 – 2017-03-06
  • [Presentation] Precision mass measurements of proton-rich nuclei in A~60-80 region with the multi reflection time-of-flight mass spectrometer2017

    • Author(s)
      木村創大
    • Organizer
      第9回停止低速RIビームを用いた核分光研究会
    • Place of Presentation
      日本原子力機構・先端基礎研究センター  (茨城県・東海村)
    • Year and Date
      2017-03-05 – 2017-03-06
  • [Presentation] 革新的質量分光器を用いた重元素の起源の研究2017

    • Author(s)
      和田道治
    • Organizer
      東海・重イオン科学シンポジウム
    • Place of Presentation
      日本原子力研究機構  (茨城県・東海村)
    • Year and Date
      2017-01-05 – 2017-01-06
    • Invited
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 飛行時間測定式質量分析装置および方法2017

    • Inventor(s)
      和田道治、P.Schury, 伊藤由太、H.Wollnik
    • Industrial Property Rights Holder
      和田道治、P.Schury, 伊藤由太、H.Wollnik
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      OP-17056-PCT
    • Filing Date
      2017-02-17
    • Overseas

URL: 

Published: 2018-01-16  

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