低エネルギー短寿命核ビームを用いた天体熱核反応の研究

1987 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 62540206
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 下田 正 大阪大学, 教養部, 助手 (70135656)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 板橋 隆久 大阪大学, 核物理研究センター, 講師 (20112071) ; 高橋 憲明 大阪大学, 教養部, 教授 (10028152)
• Keywords: 液体ヘリウム中のイオン / イオンの閉じ込め / 短寿命核ビームのためのイオン源 / 閉じ込め効率 / 取り出し効率 / 天体熱核反応

Research Abstract

本研究は, 液体ヘリウム中に外部から注入されたイオンの示す特異な性質を利用してイオンを時間的・空間的に集め, 効率的なイオン源を形成する可能性を調べることを目的としている. イオンのつくる電場はそのまわりのヘリウム原子を誘電分極させ, 数十から数百個にも及ぶヘリウム原子が電場を打ち消すようにイオンのまわりに集められ, 中心のイオンは電荷をもったまま安定に存在する. これらのヘリウム原子の密度は液体のそれよりも非常に高いと見積もられ, 固相を形成している(氷球粒子と呼ばれる)と期待される. この現象を利用すれば, 核反応で生成された短寿命原子核を液体ヘリウムに打ち込み, 形成された氷球粒子を電場によって輸送・集束し, 液面から取り出し, ビームとして加速することが出来そうである. このようなイオン源が実現すれば, 多くの反応生成核の中から特定の核種のみを選び出す装置(大阪大学において建設中の新型サイクロトロン加速器の付属装置)と組み合わせて, 短寿命核が関与する天体熱核反応の断面積を測定出来るようになる.
このイオン源が果して実現可能かどうかを検討するためには, 打ち込まれたイオンのうちどのくらいか氷球粒子を形成するのか, また氷球粒子を液体ヘリウムから取り出すときに電荷をもった状態で生き残る確率はどれくらかをまず調べなければならない. 今年度の研究では, そのための実験装置としてビーム打ち込めるような液体ヘリウム用のデュワーを製作した. また液体ヘリウムの温度を変えながら長時間安定にヘリウム液面位を保ための大容量の強制排気系およびその排気量制御系を製作した. これらはおおむね設計どおりの性能を持つことが確認された. 現在氷球粒子を移動・集束させるための電極の設計を行っている. 今後この装置を大阪大学物理研究センターのサイクロトロンに持ち込んで上述の効率を測定する予定である.

Research Products

• [Publications] 下田正: 次期計画測定器研究会報告(大阪大学核物理研究センター). RCNP-P-88. 61-70 (1987)
• [Publications] 下田正: 次期計画ワークショップ報告(大阪大学核物理研究センター). RCNP-P-93. 153-160 (1987)
• [Publications] 下田正: 大型ハドロン計画シンポジウム報告(東京大学原子核研究所). (1988)
• [Publications] 下田正: "重イオンビーム物理(物理学最前線シリーズ)" 共立出版, 70