蓄積リングでの質量測定によるハロー原子核の探索

• Project/Area Number: 18H03695
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Medium-sized Section 15:Particle-, nuclear-, astro-physics, and related fields
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 小沢 顕 筑波大学, 数理物質系, 教授 (80260214)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山口 由高 国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器科学研究センター, 技師 (40415328)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥45,760,000 (Direct Cost: ¥35,200,000、Indirect Cost: ¥10,560,000); Fiscal Year 2020: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2019: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000); Fiscal Year 2018: ¥36,140,000 (Direct Cost: ¥27,800,000、Indirect Cost: ¥8,340,000)
• Keywords: 質量測定 / 不安定核 / 蓄積リング / 原子核の質量

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、理研RIビームファクトリーの稀少RIリングを使って、最近、続々と発見されている中性子過剰中重核領域のハロー核候補の質量を測定することである。また、本研究では、稀少RIリングでの質量測定での分解能向上と高効率化も重要な課題となっている。世界には、稀少RIリングのような不安定核の質量測定可能な蓄積リングが2台（ドイツGSIのESRと中国IMPのCSRe）ある。我々は、質量測定に関してこれらの研究グループとも共同研究を行っており、ESRとCSReでの質量測定実験に貢献することも重要である。2019年度は、本研究に関連した研究活動の結果、以下の成果を得た。1)2019年10月に稀少RIリングの質量測定に関して、中国北京で行われた国際ワークショップで口頭発表を行った。2)2019年10月に中性子過剰中重核領域での新たな稀少RIリングの質量および寿命測定実験のプロポーザル提出に貢献した。3)稀少RIリングでの質量測定に使用する検出器の開発・整備などを進めた。特に、質量測定の鍵となる飛行時間検出器の開発を進めた。この検出器は交差電磁場、薄膜とマルチチャンネルプレートを組み合わせた検出器である。同種の検出器は、ESRおよびCSReでも使用されているが、これらの検出器と比較して検出効率が高いのが特徴である。これまで、この検出器は、稀少RIリングでは、使用されてはいなかったが、稀少RIリングで使用できるように改良を進め、今後の質量測定実験での使用に目処をつけた。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

2019年度は、稀少RIリングの磁場モニターのための原子クラスターイオン源として、新たにアークプラズマイオン源の検討を始めた。このイオン源では、基板上ではあるが、Wなど重金属のクラスター生成が確認されている。テストベンチを作成し、インフライトでのクラスター生成確認実験を始めたが、インフライトでの原子クラスター生成はまだ確認できていない。
2019年度にキッカー磁石の増強（３台から４台に増強）はできたが、メーカー側の都合により、電源の増強作業が止まっており、４台稼働できない状態である。2020年度に電源増強を行う予定である。
さらに、本研究では、中性子過剰中重核領域のハロー核候補の質量を測定するのが目的であるが、我々が主導して2018年度に行ったNi同位体の質量測定実験のデータがいまだに解析中である。Ni同位体の質量測定の結果を公表したのちに、中性子過剰中重核領域のハロー核候補の質量測定に進んでいきたい。

Strategy for Future Research Activity

1)磁場モニターとしての原子クラスターイオン源の開発では、2019年度からアークプラズマイオン源の検討を進めている。このイオン源では、基板上ではあるが、Wなど重金属のクラスター生成が確認されている。作成したテストベンチを利用してインフライトでのクラスター生成確認を行う。十分な量の重金属クラスター生成が確認できれば、稀少RIリングへの導入を検討する。2)質量のリファレンス核導入問題が解決できれば、実験条件等を検討した上で理研RIビームファクトリーに実験プロポーザルを提出する。3)これまでに、稀少RIリングで行った質量測定実験のうち特に、我々の研究グループが主導して行ったNi同位体の質量測定実験に対してデータ解析を進め、結果をまとめ論文等に公表する。4)稀少RIリングの質量測定の高効率化、高分解能化は、本研究でも重要である。キッカー磁石の増強を進め、入射と出射の効率を向上させるとともに、等磁性磁場の検討を進め、高分解能化を推進する。5)ESRおよびCSReでの質量測定実験等にも積極的に参加し、国際協力を進めるとともに、系統的な質量測定を推進する。

Research Products

• [Int'l Joint Research] IMP(中国)
• [Int'l Joint Research] GSI(ドイツ)
• [Int'l Joint Research] IMP(中国)
• [Int'l Joint Research] GSI(ドイツ)
• [Journal Article] Masses of ground and isomeric states of In101 and configuration-dependent shell evolution in odd-A indium isotopes (2019)
  • Author(s): X. Xu, J. H. Liu, C. X. Yuan, Y. M. Xing, M. Wang, Y. H. Zhang, X. H. Zhou, Yu. A. Litvinov, K. Blaum, R. J. Chen, et al.
  • Journal Title: Physical Review C Volume: 100 Pages: 051303-051303
  • DOI: 10.1103/physrevc.100.051303
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Masses of neutron-rich Sc52-54 and Ti54,56 nuclides: The N=32 subshell closure in scandium (2019)
  • Author(s): X. Xu, M. Wang, K. Blaum, J. D. Holt, Yu. A. Litvinov, A. Schwenk, J. Simonis, S. R. Stroberg, Y. H. Zhang, H. S. Xu, et l.
  • Journal Title: Physical Review C Volume: 99 Pages: 064303-064303
  • DOI: 10.1103/physrevc.99.064303
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] First Direct Mass Measurements of Nuclides around Z=100 with a Multireflection Time-of-Flight Mass Spectrograph (2018)
  • Author(s): Ito Y.、Schury P.、Wada M.、Arai F.、Haba H.、Hirayama Y.、Ishizawa S.、Kaji D.、Kimura S.、Koura H.、MacCormick M.、Miyatake H.、Moon J.?Y.、Morimoto K.、Morita K.、Mukai M.、Murray I.、Niwase T.、Okada K.、Ozawa A.、Rosenbusch M.、Takamine A.、Tanaka T.、Watanabe Y.?X.、Wollnik H.、Yamaki S.
  • Journal Title: Phys. Rev. Lett. Volume: 120 Pages: 102501-102501
  • DOI: 10.1103/physrevlett.120.152501
  • NAID: 120006478255
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Isochronous mass measurements of Tz=-1 fp-shell nuclei from projectile fragmentation of Ni58 (2018)
  • Author(s): Y. H. Zhang, P. Zhang, X. H. Zhou, M. Wang, Yu. A. Litvinov, H. S. Xu, X. Xu, P. Shuai, Y. H. Lam, R. J. Chen, et al.
  • Journal Title: Physical Review C Volume: 98 Pages: 014319-014319
  • DOI: 10.1103/physrevc.98.014319
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Mass measurements of neutron-deficient Y, Zr, and Nb isotopes and their impact on rp and nup nucleosynthesis processes (2018)
  • Author(s): Y.M. Xing, K.A. Li, Y.H. Zhang, X.H. Zhou, M. Wang, Yu.A. Litvinov, K. Blaum, S. Wanajo, S. Kubono, G. Martinez-Pinedo, et al.
  • Journal Title: Physics Letters B Volume: 781 Pages: 358-363
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2018.04.009
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] New mass anchor points for neutron-deficient heavy nuclei from direct mass measurements of radium and actinium isotopes (2018)
  • Author(s): M. Rosenbusch, Y. Ito, P. Schury, M. Wada, D. Kaji, K. Morimoto, H. Haba, S. Kimura, H. Koura, M. MacCormick, H. Miyatake, J. Y. Moon, K. Morita, I. Murray, T. Niwase, A. Ozawa, M. Reponen, A. Takamine, T. Tanaka, and H. Wollnik
  • Journal Title: Physical Review C Volume: 97 Pages: 064306-064306
  • DOI: 10.1103/physrevc.97.064306
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Masses of the Tz=-3/2 nuclei P27 and S29 (2018)
  • Author(s): C. Y. Fu, Y. H. Zhang, X. H. Zhou, M. Wang, Yu. A. Litvinov, K. Blaum, H. S. Xu, X. Xu, P. Shuai, Y. H. Lam, et al.
  • Journal Title: Physical Review C Volume: 98 Pages: 014315-014315
  • DOI: 10.1103/physrevc.98.014315
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] Mass measurements for Ni-isotopes in Rare-RI Ring, RIBF (2019)
  • Author(s): A. Ozawa
  • Organizer: hina-Japan Collaboration Workshop on “Nuclear Mass and Life for Unraveling Mysteries of R-process”
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Mass measurements in Rare-RI Ring in RIBF (2018)
  • Author(s): A. Ozawa
  • Organizer: Workshop on “Physics at HIAF High-Energy Beam Lines”