2016 Fiscal Year Annual Research Report
Experimental Approach to the key, Li Problem in the Big Bang nucleosynthesis
| Project/Area Number |
26287058
|
|---|
| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
|---|
Principal Investigator |
久保野 茂 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, 客員主管研究員 (20126048)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岩佐 直仁 東北大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (50322996)
川畑 貴裕 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (80359645)
西村 俊二 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, 先任研究員 (90272137)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
|
| Keywords | ビッグバン元素合成 / 始原的７Ｌｉ問題 / 不安定核の核反応 / ビッグバン模型 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
平成28年度の計画は次の３課題であった。(a) 7Be(n,a)4He反応を調べる本実験を行う。(b) 7Be(n,p)7Li反応にかかわる共鳴状態の分岐比を調べる実験研究を行う。(c) THM (Trojan Horse Method)法を用いて上記２課題を間接的に調べるためのテスト実験を行う。(a) については、大阪大学核物理研究センターのTOF装置を用いることで、断面積の励起関数の測定を実施した。実験データの解析をもとに研究論文にまとめ、米国物理学会速報誌Phys. Rev. Lett.誌に出版した。研究結果については、記者発表も行い、当初の研究目的を達成した。結論として、課題とした7Be(n,a)4He反応は、7Liビッグバン元素合成の謎を解決するほど大きな断面積ではなく、現在一般に使われている反応率よりも一桁小さいことが分かった。(b)の課題については、まず研究に使うENMAスペクトロメータのビームラインの地震によるゆがみが修理された。この下で、スペクトロメータで使う焦点面検出器のビームによるテストを行い、必要な分解能を出せることを確認した。しかし、得られたテストデータから、標的7Liの不純物混入が大問題であることが判明した。検討の結果、問題の8Beの共鳴状態を別の反応9Be(p,d)8Be*で励起することにした。ここで、用いるBeは9Be が100%であり、耐ビーム性が強く、しかも空気中で不活性であるので、ほぼ純粋な標的となり、不純物によるスペクトルのバックグランド問題はなくなると考えられる。このために、Be標的の購入を実施した。(c) の実験研究は、検討の結果、東京大学原子核研究センターの低エネルギーＲＩビーム生成分離器CRIBを用いることで本実験が可能であることがわかったので、2016年11月に本実験を行った。現在データの解析中である。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究実績の(a)については、研究実績で述べたとおり、実験に成功し、所期の研究目的を達成した。この上で、これまでの報告された他の実験結果も併せて、総合的な解析ができないか検討中である。(b)については、原子力研究機構のタンデム加速器におけるビームライン整備、焦点面検出器の調整が成功した。標的のコンタミが問題であったが、ベリリウムを用いた（ｐ、ｄ）反応を用いることで、解決できる見通しが立った。タンデム施設が今年秋まで、長期メンテナンス期に入っているので、今年度前半のこの時期に、東北大学のサイクロトロンからのビームを用いで、9Be(p,d) 8Be*のテスト実験をまず行う準備を進めている。また、本年秋には、東北大でのテスト結果を基に最適化した条件の下で、原子力研究機構のタンデム加速器で本実験を行うための最終的なシミュレーションも進めている。(c) THM法による研究は、昨年度得られた実験データの解析をさらに進め、研究成果を論文にまとめることを目指している。
|
| Strategy for Future Research Activity |
研究実績の(a)については、研究実績で述べたとおり、所期の研究目的を達成した。この上で、我々の得た結果から、本来のビッグバン元素合成のＬｉ問題が解決できず、さらに混迷を深める結果となったので、ビッグバン元素合成に関して、他に元素合成の問題がないか検討する。(b)については、原子力研究機構のタンデム加速器が今年秋まで、長期メンテナンス期に入っているので、今年度前半のこの時期に、東北大学のサイクロトロンからのビームを用いで、9Be(p,d)8Be*のテスト実験をまず行い、８Ｂｅの問題の励起エネルギー領域を励起できるか、またそれらの共鳴状態がどのような崩壊をするか、実験的におおよその見通しを立てる予定である。本年秋には、東北大でのテスト結果を基に最適化した条件の下で、原子力研究機構のタンデム加速器で本実験を行い、研究目的の分岐比の値を導出し、論文とまとめることを目指す。(c) THM法による研究は、昨年度得られた実験データの解析をさらに進め、研究成果を論文にまとめることを目指す。
|
| Causes of Carryover |
計画にある課題(b) の7Be(n,p)7Li反応にかかわる共鳴状態の分岐比の研究実験は、原子力研究機構のタンデム加速器で進めているが、研究を進めるうえで、2つの問題のために本研究実験が平成29年度に持ち越された。問題の一つは、この研究で使うことを計画したＥＮＭＡスペクトロメータのビームラインが東日本大震災時の地震により歪んでしまったが、その修正作業が平成28年度後半にやっと行うことができた。第二の問題は、焦点面検出器が長年使われていなったので、その性能回復とテストに時間を要したことにある。この2点については、平成28年度中に解決したので、平成29年度に本実験研究が行える状況である。この本実験を行うための旅費を次年度に繰り越した。
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
計画にある課題(b) の7Be(n,p)7Li反応にかかわる共鳴状態の分岐比の研究の本実験を原子力研究機構のタンデム加速器で行う。この実験に参加するための費用として執行する。
|
Research Products
(7 results)
