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Isotope dependences of nuclear charge distributions and neutron radius by electron scattering

Research Project

Project/Area Number 20H00147
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Medium-sized Section 15:Particle-, nuclear-, astro-physics, and related fields
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

塚田 暁  京都大学, 化学研究所, 准教授 (10422073)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 大西 哲哉  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, 部長 (50360516)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help
¥46,800,000 (Direct Cost: ¥36,000,000、Indirect Cost: ¥10,800,000)
Fiscal Year 2024: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2020: ¥32,370,000 (Direct Cost: ¥24,900,000、Indirect Cost: ¥7,470,000)
Keywords電子散乱 / 不安定核 / 原子核
Outline of Research at the Start

本研究は短寿命不安定核を含むXe同位体を標的とし、電子散乱による原子核内電荷分布測定及び中性子分布半径決定の実験手法を確立することを目的とする。陽子および中性子の分布は原子核構造研究において最も基本的な物理量のひとつである。我々が開発したSCRIT法によってこれまで不可能と思われてきた短寿命不安定核の電荷分布測定が現実のものとなった。本研究では更に、従来のスペクトロメータに前方検出器を新設することによって、同じく不可能と考えられてきた電磁相互作用による中性子分布半径の測定を具現化し、原子核の中性子スキンの厚さを曖昧さなく決定することを目指す。

Outline of Annual Research Achievements

申請者らは、電子散乱という反応機構の不定性が最も少ない手法を用いて不安定核の電荷分布を測定する装置を開発し、検証実験を行っている。2022年度には検出器の導入及びXe同位体ガスの輸送システムの最適化を終え、当該年度にて実験を実施予定であったXe同位体を標的とした電子散乱に関しては、繰越期間においてデータを取得した。具体的には124Xe,126Xe,128Xe,130Xe,132Xe,134Xe,136Xeを標的とし電子ビームエネルギー150MeV、運動量移行にして0.4-0.8 fm^{-1}における反応断面積を測定した。この運動量移行領域は原子核の平均半径に強い感度を持ち、これまでにレーザー分光のアイソトープシフト測定やミュオン原子を用いた測定の結果との直接比較が可能となる。SCRIT電子散乱施設における同位体依存性の検証実験としては初の測定であり、非常に重要なデータを取得することができた。施設のアップグレード後に不安定核138Xe標的が可能となれば、中性子魔法数N=82をまたいだ原子核半径の変化を議論できるようになる。また将来の(例えば)不安定核を含むSnの同位体依存性研究に向けた意義のあるマイルストーンを達成できたといえる。電荷分布に関する物理データを引き出すためには電子ビームエネルギー250MeV、運動量移行にして0.7-1.2fm^{-1}におけるデータが追加で必要であり、その測定に関しては次年度の研究計画として実施予定である。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

標的イオンビームの供給及び検出器準備はほぼ完了しており、電子散乱実験遂行の準備はほぼ整った。

Strategy for Future Research Activity

今後はXe同位体標的・電子ビームエネルギー250MeVの電子散乱データを取得する。合わせて電荷分布の同位体依存性等の議論を国内外の理論研究者を交えて進め、論文として発表する予定である。

Report

(4 results)
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Comments on the Screening Results   Annual Research Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2022 2021

All Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 1 results)

  • [Presentation] Electron scattering from unstable nuclei at SCRIT facility2022

    • Author(s)
      K. Tsuada
    • Organizer
      28th International Nuclear Physics Conference (INPC2022)
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 電子・不安定核散乱実現に向けたSCRIT電子散乱施設の現状と展望2022

    • Author(s)
      塚田 暁
    • Organizer
      日本物理学会秋季大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Ion-trapping properties of SCRIT: Time evolutions of 138Ba charge state distributions2022

    • Author(s)
      R. Ogawara
    • Organizer
      The 19th International Conference on Electromagnetic Isotope Separators and Related Topics (EMIS)
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] The SCRIT electron scattering facility at RIKEN RI Beam Factory2022

    • Author(s)
      T. Ohnishi
    • Organizer
      The 19th International Conference on Electromagnetic Isotope Separators and Related Topics (EMIS)
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Electron scattering from unstable nuclei at SCRIT facility2022

    • Author(s)
      K. Tsukada
    • Organizer
      28th International Nuclear Physics Conference (INPC 2022)
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 電子・不安定核散乱実現に向けたSCRIT電子散乱施設の現状と展望2022

    • Author(s)
      塚田暁
    • Organizer
      日本物理学会秋季大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Electron scattering for unstable nuclei at the SCRIT electron scattering facility2021

    • Author(s)
      K. Tsukada
    • Organizer
      3rd International Conference on Nuclear Photonics (NP2020)
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] SCRIT法を用いた電子不安定核散乱の現状と展望2021

    • Author(s)
      塚田暁
    • Organizer
      日本物理学会 第77回年次大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 低運動量移行電子散乱による原子核電荷分布の4次モーメント測定2021

    • Author(s)
      塚田暁
    • Organizer
      ELPH研究会C028「電子散乱による不安定核研究の進展と展望」
    • Related Report
      2020 Annual Research Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2024-12-25  

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