中性子過剰核の特異な構造を通じた核子間対相互作用の解明

• 研究課題/領域番号: 13J01876
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理(実験)
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 西畑 洸希 大阪大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 3,600千円 (直接経費: 3,600千円); 2015年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円); 2014年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円); 2013年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
• キーワード: 不安定原子核 / 中性子過剰核 / 放射線計測 / Mgアイソトープ

研究実績の概要

本研究の目的は、Mg同位体の系統的な準位構造の解明を行うことで、中性子過剰な原子核の構造を明らかにすることである。特に、本研究では中性子過剰な31Mgの準位構造を詳細に調べた。31Mgを含む中性子過剰な中性子数20近傍の質量領域は、安定核付近の原子核構造を非常によく説明してきた殻模型では説明できない状態が報告されており、注目を集めている。その構造を解き明かすために、様々な手法を用いて実験が行われてきた。しかし、31Mgについて詳細に明らかになっているのはほぼ基底状態に限られ、励起状態については基本的物理量であるスピン・パリティさえわかっていなかった。本研究では、昨年度カナダのTRIUMF研究所で、スピンを空間的にそろえた31Naのベータ崩壊によりそこから放出されるベータ線の非対称度を測定し、31Mgの励起状態のスピン・パリティを一度に決定する実験を行った。その解析の結果、31Mgの励起状態の5つの正パリティの状態のスピンを決定し、それに加え、過去に報告されていなかった11のガンマ遷移と2つの励起状態を新たに発見した。実験では31Mgに加えて、30Mgについてもデータを得ることができ、新たに３つの状態についてスピン・パリティを決定するなど大幅に準位構造を更新した。得られた準位構造について、その構造を調べるため理論計算と比較を行い、それぞれ30Mgと31Mgの励起状態における特徴的な構造が明らかとなった。30Mgでは、殻模型で説明できる状態と大きく変形した状態が比較的近い励起エネルギーで混在していることが分かった。31Mgでは、大きく変形した状態やそれが回転運動をしているという集団運動状態が低励起に存在するとともに、殻模型的な状態もやや高い励起エネルギーに存在していることが明らかとなった。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] New isomer found in 140_51Sb89: sphericity and shell evolution between N=82 and N=90 (2016)
  • 著者名/発表者名: 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.
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 93 号: 1 ページ: 014316-014316
  • DOI: 10.1103/physrevc.93.014316
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Decay spectroscopy of 160Sm: The lightest four-quasiparticle K isomer (2016)
  • 著者名/発表者名: 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.
  • 雑誌名: Physics Letters B 巻: 753 ページ: 182-186
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2015.12.026
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] High-spin states in 136La and possible structure change in the N=79 region (2015)
  • 著者名/発表者名: H.Nishibata, R.Leguillon, A.Odahara, R. Yokoyama et al.
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 91 号: 5 ページ: 054305-054305
  • DOI: 10.1103/physrevc.91.054305
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Lifetime measurements of the first 2+ states in 104, 106Zr: Evolution of ground-state deformations (2015)
  • 著者名/発表者名: 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.
  • 雑誌名: Physics Letters B 巻: 750 ページ: 448-452
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2015.09.043
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] β-delayed γ-ray spectroscopy of non-yrast states in 138Te near the neutron drip line (2015)
  • 著者名/発表者名: 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.
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 92 号: 4 ページ: 044320-044320
  • DOI: 10.1103/physrevc.92.044320
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 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)
  • 著者名/発表者名: 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.
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 114 号: 19 ページ: 192501-192501
  • DOI: 10.1103/physrevlett.114.192501
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] New decay scheme of the 136_51Sb85 6- isomer (2015)
  • 著者名/発表者名: 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.
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 92 号: 2 ページ: 024304-024304
  • DOI: 10.1103/physrevc.92.024304
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Two-hole structure outside 78Ni: Existence of a μs isomer of 76Co and β decay into 76Ni (2015)
  • 著者名/発表者名: 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.
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 92 号: 5 ページ: 051305-051305
  • DOI: 10.1103/physrevc.92.051305
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Pathway for the production of neutron-rich isotopes around the N=126 shell closure (2015)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, Y.X.,Kim, Y.H., Jeong, S.C., Hirayama, Y., Imai, N., Ishiyama, H., Jung, H.S., Miyatake, H., Choi, S., Song, J.S., Clement, E., De France, G., Navin, A., Rejmund, M., Schmitt, C., Pollarolo, G., Corradi, L., Fioretto, E., Montanari, D., Niikura, Mi, Suzuki, D., Nishibata, H., Takatsu, J.
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 115 号: 17 ページ: 172503-172503
  • DOI: 10.1103/physrevlett.115.172503
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] β-Decay Half-Lives of 76, 77Co, 79, 80Ni and 81Cu Experimental Indication of a Doubly Magic 78Ni (2014)
  • 著者名/発表者名: Z.Y. Xu, S. Nishimura, G. Lorusso, F. Browne, P. Doornenbal, G. Gey, H.-S. Jung, Z. Li, M. Niikura, P.-A. Soderstrom, T. Sumikama, J. Taprogge, Zs. Vajta, H. Watanabe, J. Wu, A. Yagi, K. Yoshinaga, H. Baba, S. Franchoo, H. Nishibata 他
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 113 号: 3 ページ: 032505-032505
  • DOI: 10.1103/physrevlett.113.032505
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Monopole-Driven Shell Evolution below the Doubly Magic Nucleus 132Sn Explored with the Long-Lived Isomer in 126Pd (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Watanabe, G. Lorusso, S. Nishimura, T. Otsuka, K. Ogawa, Z.Y. Xu, T. Sumikama, P.-A. Soderstrom, P. Doornenbal, Z. Li, F. Browne, G. Gey, H.S. Jung, J. Taprogge, Zs. Vajta, J. Wu, A. Yagi, H. Baba, G. Benzoni, H. Nishibata 他
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 113 号: 4 ページ: 042502-042502
  • DOI: 10.1103/physrevlett.113.042502
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Yrast 6+ Seniority Isomers of 136, 138Sn (2014)
  • 著者名/発表者名: G.S. Simpson, G. Gey, A. Jungclaus, J. Taprogge, S. Nishimura, K. Sieja, P. Doornenbal, G. Lorusso, P.-A. Soderstrom, T. Sumikama, Z.Y. Xu, H. Baba, F. Browne, N. Fukuda, N. Inabe, T. Isobe, H.S. Jung, D. Kameda, G.D. Kim, H. Nishibata 他
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 113 号: 13 ページ: 132502-132502
  • DOI: 10.1103/physrevlett.113.132502
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 1p3/2 Proton-Hole State in 132Sn and the Shell Structure Along N= 82 (2014)
  • 著者名/発表者名: J. Taprogge, A. Jungclaus, H. Grawe, S. Nishimura, P. Doornenbal, G. Lorusso, G.S. Simpson, P.-A. Soderstrom, T. Sumikama, Z.Y. Xu, H. Baba, F. Browne, N. Fukuda, R. Gernhauser, G. Gey, N. Inabe, T. Isobe, H.S. Jung, D. Kameda, H. Nishibata 他
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 112 号: 13 ページ: 132501-132501
  • DOI: 10.1103/physrevlett.112.132501
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Identification of a millisecond isomeric state in 129Cd81 via the detection of internal conversion and Compton electrons (2014)
  • 著者名/発表者名: J. Taprogge, A. Jungclaus, H. Grawe, S. Nishimura, Z.Y. Xu, P. Doornenbal, G. Lorusso, E. Nacher, G.S. Simpson, P.-A. Soderstrom, T. Sumikama, H. Baba, F. Browne, N. Fukuda, R. Gernhauser, G. Gey, N. Inabe, T. Isobe, H.S. Jung, H. Nishibata 他
  • 雑誌名: Phys. Lett. B 巻: 738 ページ: 223-227
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2014.09.047
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Isomer Decay Spectroscopy of 164Sm and 166Gd: Midshell Collectivity Around N=100 (2014)
  • 著者名/発表者名: Z. Patel, P.-A. Soderstrom, Zs. Podolyak, P.H. Regan, P.M. Walker, H. Watanabe, E. Ideguchi, G.S. Simpson, H.L. Liu, S. Nishimura, Q. Wu, F.R. Xu, F. Browne, P. Doornenbal, G. Lorusso, S. Rice, L. Sinclair, T. Sumikama, J. Wu, H. Nishibata 他
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 113 号: 26 ページ: 262502-262502
  • DOI: 10.1103/physrevlett.113.262502
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nuclear structure explored by β-delayed decay spectroscopy of spin-polarized radioactive nuclei at TRIUMF ISAC-1 (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Shimoda, K. Tajiri, K. Kura, A. Odahara, M. Suga, Y. Hirayama, N. Imai, H. Miyatake, M. Pearson, C. D. P. Levy, K. P. Jackson, R. Legillon, C. Petrache, T. Fukuchi, N. Hamatani, T. Hori, M. Kazato, Y. Kenmoku, T. Masue, H. Nishibata, T. Suzuki, A. Takashima, R. Yokoyama
  • 雑誌名: Hyperfine Interactions 巻: 225 号: 1-3 ページ: 183-191
  • DOI: 10.1007/s10751-013-0895-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Shape evolution in ^<116,118>Ru : Triaxiality and transition between the O (6) and U (5) dynamical symmetries (2013)
  • 著者名/発表者名: P. -A. Soderstrom, G. Lorusso, H. Watanabe, S. Nishimura, P. Doornenbal, G. Thiamova, F. Browne, G. Gey, H. S. Jung, T. Sumikama, J. Taprogge, Zs. Vajta, J. Wu, Z. Y . Xu, H. Baba, G. Benzoni, K. Y. Chae, F. C. L. Crespi, N. Fukuda, H. Nishibata, 他
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 88
  • 査読あり
• [雑誌論文] Isomers in ^<128>Pd and ^<128>Pd : Evidence for a robust shell closure at the neutron magic number 82 in exotic Palladium isotopes (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Watanabe, G. Lorusso, S. Nishimura, Z. Y. Xu, T. Sumikama, P. -A. Soderstrom, P. Doornenbal, F. Browne, G. Gey, H. S. Jung, J. Taprogge, Zs. Vajta, J. Wu, A. Yagi, H. Baba, G. Benzoni, K. Y. Chae, F. C. L. Crespi, N. Fukuda, H. Nishibata, 他
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 111
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spectroscopy of ^<135>La (2013)
  • 著者名/発表者名: R. Leguillon, H. Nishibata, Y. Ito, C. M. Petrache, A. Odahara, T. Shimoda, N. Hamatani, K. Tajiri, J. Takatsu, R. Yokoyama, E. Ideguchi, H. Watanabe, Y. Wakabayashi, K. Yoshinaga, T. Suzuki, S. Nishimura, D. Beaumel, G. Lehaut, D. Guinet, P. Desesquelles, D. Curien, A. Astier, T. Konstantinopoulos, T. Zerrouki
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 88
  • 査読あり
• [雑誌論文] Study of collisions of ^<136>Xe + ^<198>Pt for the KEK isotope separator (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. X. Watanabe, Y. Hirayama, N. Imai, H. Ishiyama, S. C. Jeong, H. Miyatake, E. Clement, G. de France, A. Navin, M. Rejmund, C. Schmitt, G. Pollarolo, L. Corradi, E. Fioretto, D. Montanari, S. H. Choi, Y. H. Kim, J. S. Song, M. Niikura, D. Suzuki, H. Nishibata, J. Takatsu
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Res earch Section B 巻: 317 ページ: 752-755
  • 査読あり
• [雑誌論文] Production cross section measurements of radioactive isotopes by BigRIPS separator at RIKEN RI Beam Factory (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Suzuki, T. Kubo, N. Fukuda, N. Inabe, D. Kameda, H. Takeda, K. Yoshida, K. Kusaka, Y. Yanagisawa, M. Ohtake, H. Sato, Y. Shimizu, H. Baba, M. Kurokawa, T. Ohnishi, K. Tanaka, O. B. Tarasov, D. Bazin, D. J. Morrissey, H. Nishibata, 他
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B 巻: 317 ページ: 756-758
  • 査読あり
• [学会発表] Study of exotic structures in neutron-rich 30Mg and 31Mg by spin-polarized radioactive beam (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Nishibata, T. Shimoda, A. Odahara, S. Morimoto, S. Yoshida, A. Yagi, H. Kanaoka, T. Kawamura, A. Nakahashi, T. Fujiwara, T. Yoshizumi, M. Pearson, C. D. P. Levy
  • 学会等名: Gamma15
  • 発表場所: 大阪大学・大阪府豊中市
  • 年月日: 2015-10-01
  • 国際学会
• [学会発表] 偏極不安定核Naビームを用いた中性子過剰Mg同位体の構造研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 西畑 洸希, 下田 正, 小田原 厚子, 森本 翔太, 吉田 晋之介, 八木 彩祐未, 金岡 裕志, 河村 嵩之, 中橋 晶, 藤原 智貴,吉住 孝之, M. Pearson, C.D.P. Levy
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 大阪市立大学・大阪府大阪市
  • 年月日: 2015-09-25
• [学会発表] 偏極不安定核31Naビームを用いた中性子過剰な31Mgの構造の研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 西畑洸希, 下田正, 小田原厚子, 森本翔太, 吉田晋之介, 八木彩祐未, 金岡裕志, 河村嵩之, 中橋晶, 藤原智貴, 吉住孝之, M. Pearson, C. D. P. Levy
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会
  • 発表場所: 早稲田大学, 東京都・新宿区
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [学会発表] Study of structure change in neutron-rich Mg isotopes by spin-polarized radioactive beam (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Nishibata, T. Shimoda, A. Odahara, and S1391 Collaboration
  • 学会等名: 4th Joint Meeting of the Nuclear Physics Divisions of the American Physical Society and the Physical Society of Japan
  • 発表場所: Hawaii, America
  • 年月日: 2014-10-07 – 2014-10-11