中性子過剰Zr同位体の形状とβ崩壊半減期の関係

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 26800117
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 炭竃 聡之 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, 協力研究員 (20392003)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: β崩壊 / 重元素合成

Outline of Annual Research Achievements

金などの重い元素の半分は速い中性子捕獲を伴う元素合成過程によって作られたとされている。超新星爆発などの中性子が大量に存在する環境で中性子捕獲とβ崩壊を繰り返しながら非常に中性子過剰で短寿命な原子核が作られ、最終的に重い元素が形成される過程である。元素合成を理解する上で必要となる中性子過剰核のβ崩壊半減期と核構造との関連性を調べることが目的である。
昨年度に引き続き、中性子過剰Zr同位体のβ崩壊実験のデータ解析を行っている。５層にスタックした両面ストリップシリコン検出器内でβ崩壊し、このシリコン検出器でのエネルギーと時間情報からβ線放出位置を同定する必要がある。１枚のシリコン検出器に複数箇所当たった場合もあるため、各面でのエネルギー校正を丁寧に行いβ線通過位置を決めるプログラムを開発した。５層のシリコン検出器を使った３次元での粒子軌跡の分析をした結果、想定していなかった頻度で後方へと散乱される現象が見つかった。β線が放出されたストリップ内での移動距離が短くエネルギー損失がDiscriminator回路の閾値を超えられない場合も少なくない。現在、閾値を超えられなかったと仮定した場合にβ線放出位置を予測するプログラムを生成中である。β線の飛跡パターンを分類し簡単で頻度が高いものに対して、β線放出位置を導出するプログラムを専用に用意する予定で、数パターンのプログラムはほぼ完成した。平成２８年度にβ線放出位置導出プログラムを完成させる。
β線放出位置の導出を簡単に行った解析を用いて、104Zrと106Zrの第１励起状態の寿命測定の結果を出版した。β線をプラスチックシンチレーターでγ線を時間分解能が良いLaBr3(Ce)結晶で捉え、その時間差で寿命を決め変形度を決めた。以前我々が第１励起状態のエネルギーから104Zrが最大の変形度であると推論していたが、今回最も直接的な実験手法により確認できた。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

β崩壊を測定するシリコン検出器の解析は時間がかかると考えていたが、想定以上にβ線の飛跡パターンは複雑であったためその理解と対応するプログラム生成に時間が必要であった。そのためスケジュールとしては当初予定よりもやや遅れているが、着実に理解および解決はされており研究としての進捗は順調である。

Strategy for Future Research Activity

平成２８年度は、β線放出位置導出プログラムを完成させ、β線半減期の結果とβ遅延γ線から核構造に関する結果を得ることを目指す。

Causes of Carryover

中性子過剰核Zr同位体を多層の両面ストリップ型Si検出器に埋め込みβ崩壊を測定している。β線の振る舞いを解析した結果、当初想定以上に複数のストリップで信号を検出している現象が見つかり、さらに後方散乱が高頻度で起こっていることが分かった。したがって、β線のデータは非常に複雑化しておりその解読に時間を要することとなったが、起こっている現象はほぼ把握できた。今後解析手法に反映させ論文発表および会議で発表を行う。

Expenditure Plan for Carryover Budget

国際会議での発表および論文出版の成果発表のための予算として支出する予定である。

Research Products

• [Int'l Joint Research] University of Brighton/University of Surrey/University of York(英国)
  • Country Name: UNITED KINGDOM
  • Counterpart Institution: University of Brighton/University of Surrey/University of York
  • # of Other Institutions: 2
• [Int'l Joint Research] University de Strasbourg/University Grenoble-Alpes/ILL, Grenoble(フランス)
  • Country Name: FRANCE
  • Counterpart Institution: University de Strasbourg/University Grenoble-Alpes/ILL, Grenoble
  • # of Other Institutions: 2
• [Int'l Joint Research] GSI/Technische Universitat Darmstadt/Technische Universi;at Muenchen(ドイツ)
  • Country Name: GERMANY
  • Counterpart Institution: GSI/Technische Universitat Darmstadt/Technische Universi;at Muenchen
  • # of Other Institutions: 1
• [Int'l Joint Research] Universidad Autonoma de Madrid/Instituto de Estructura de la Materia/University of Valencia(スペイン)
  • Country Name: SPAIN
  • Counterpart Institution: Universidad Autonoma de Madrid/Instituto de Estructura de la Materia/University of Valencia
• [Int'l Joint Research] Seoul National University/Chung-Ang University/Hoseo University(韓国)
  • Country Name: KOREA (REP. OF KOREA)
  • Counterpart Institution: Seoul National University/Chung-Ang University/Hoseo University
  • # of Other Institutions: 1
• [Int'l Joint Research]
  • # of Other Countries: 8
• [Journal Article] Decay spectroscopy of 160Sm: The lightest four-quasiparticle K isomer (2016)
  • Author(s): Z. Patel, Zs. Podolyak, P.M. Walker, P.H. Regan, P.-A. Soderstrom, H. Watanabe, E. Ideguchi, G.S. Simpson, S. Nishimura, F. Browne, P. Doornenbal, G. Lorusso, S. Rice, L. Sinclair, T. Sumikama, J. Wu, Z.Y. Xu, et al.
  • Journal Title: Physics Letters B Volume: 753 Pages: 182-186
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2015.12.026
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] New isomer found in 140_51Sb89: sphericity and shell evolution between N=82 and N=90 (2016)
  • Author(s): R. Lozeva, H. Naidja, F. Nowacki, J. Dudek, A. Odahara, C.-B. Moon, S. Nishimura, P. Doornenbal, J.-M. Daugas, P.-A. Soderstrom, T. Sumikama, G. Lorusso, J. Wu, Z.Y. Xu, et al.
  • Journal Title: Physical Review C Volume: 93 Pages: 014316
  • DOI: 10.1103/PhysRevC.93.014316
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Lifetime measurements of the first 2+ states in 104, 106Zr: Evolution of ground-state deformations (2015)
  • Author(s): F. Browne, A.M. Bruce, T. Sumikama, I. Nishizuka, S. Nishimura, P. Doornenbal, G. Lorusso, P.-A. Soderstrom, H. Watanabe, R. Daido, Z. Patel, S. Rice, L. Sinclair, J. Wu, Z.Y .Xu, A. Yagi, et al.
  • Journal Title: Physics Letters B Volume: 750 Pages: 448-452
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2015.09.043
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] β decay of 129Cd and excited states in 129In (2015)
  • Author(s): J. Taprogge, A. Jungclaus, H. Grawe, S. Nishimura, P. Doornenbal, G. Lorusso, G.S. Simpson, P.-A. Soderstrom, T. Sumikama, Z.Y. Xu, et al.
  • Journal Title: Physical Review C Volume: 91 Pages: 054324
  • DOI: 10.1103/PhysRevC.91.054324
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] β-Decay Half-Lives of 110 Neutron-Rich Nuclei across the N=82 Shell Gap: Implications for the Mechanism and Universality of the Astrophysical r Process (2015)
  • Author(s): G. Lorusso, S. Nishimura, Z.Y. Xu, A. Jungclaus, Y. Shimizu, G.S. Simpson, P.-A. Soderstrom, H. Watanabe, F. Browne, P. Doornenbal, G. Gey, H.S. Jung, B. Meyer, T. Sumikama, J. Taprogge, Zs. Vajta, J. Wu, et al.
  • Journal Title: Physical Review Letters Volume: 114 Pages: 192501
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.114.192501
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Two-hole structure outside 78Ni: Existence of a μs isomer of 76Co and β decay into 76Ni (2015)
  • Author(s): P.-A. Soderstrom, S. Nishimura, Z.Y. Xu, K. Sieja, V. Werner, P. Doornenbal, G. Lorusso, F. Browne, G. Gey, H.S. Jung, T. Sumikama, J. Taprogge, Zs. Vajta, H. Watanabe, J. Wu, et al.
  • Journal Title: Physical Review C Volume: 92 Pages: 051305
  • DOI: 10.1103/PhysRevC.92.051305
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] New decay scheme of the 136_51Sb85 6- isomer (2015)
  • Author(s): R. Lozeva, A. Odahara, C.-B. Moon, S. Nishimura, P. Doornenbal, H. Naidja, F. Nowacki, P.-A. Soderstrom, T. Sumikama, G. Lorusso, J. Wu, Z.Y. Xu, et al.
  • Journal Title: Physical Review C Volume: 92 Pages: 024304
  • DOI: 10.1103/PhysRevC.92.024304
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] β-delayed γ-ray spectroscopy of non-yrast states in 138Te near the neutron drip line (2015)
  • Author(s): P. Lee, C.-B. Moon, C.S. Lee, A. Odahara, R. Lozeva, A. Yagi, S. Nishimura, P. Doornenbal, G. Lorusso, P.-A. Soderstrom, T. Sumikama, H. Watanabe, et al.
  • Journal Title: Physical Review C Volume: 92 Pages: 044320
  • DOI: 10.1103/PhysRevC.92.044320
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Decay properties of 68, 69, 70Mn: Probing collectivity up to N = 44 in Fe isotopic chain (2015)
  • Author(s): G. Benzoni, A.I. Morales, H. Watanabe, S. Nishimura, L. Coraggio, N. Itaco, A. Gargano, F. Browne, R. Daido, P. Doornenbal, Y. Fang, G. Lorusso, Z. Patel, S. Rice, L. Sinclair, P.-A. Soderstrom, T. Sumikama, J. Wu, Z.Y. Xu, et al.
  • Journal Title: Physics Letters B Volume: 751 Pages: 107-112
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2015.10.025
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] Highlights of decay experiments at RIBF (2016)
  • Author(s): Toshiyuki Sumikama
  • Organizer: NUSTAR Annual meeting 2016
  • Place of Presentation: Darmstadt (Germany)
  • Year and Date: 2016-02-26 – 2016-03-04
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Test experiment to produce the slowed-down 82Ge beam with the momentum-compression mode at RIBF (2015)
  • Author(s): Toshiyuki Sumikama
  • Organizer: OEDO-SHARAQ International Collaboration Workshop
  • Place of Presentation: 東京大学和光キャンパス(埼玉県・和光市)
  • Year and Date: 2015-09-08 – 2015-09-09
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] First production test of slowed-down RI beam at RIBF (2015)
  • Author(s): Toshiyuki Sumikama
  • Organizer: International Conference on Electromagnetic Isotope Separators and Related Topics (EMIS 2015)
  • Place of Presentation: Grand Rapids (USA)
  • Year and Date: 2015-05-11 – 2015-05-15
  • Int'l Joint Research