低エネルギー重陽子照射によるバブル核融合の成否に関する研究

• 研究課題/領域番号: 14J10421
• 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: 東北大学
• 研究代表者: 本多 佑記 東北大学, 大学院理学研究科, 特別研究員(DC2)
• 研究期間 (年度): 2014-04-25 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円); 2015年度: 800千円 (直接経費: 800千円); 2014年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
• キーワード: 低エネルギー核反応 / バブル核融合 / 核融合 / 超音波 / 遮蔽効果 / 液体金属

研究実績の概要

液体リチウムに60keVの重陽子を照射し、キャビテーション内部の温度、密度の測定を試みた。実験を行うに当たり、液体金属の表面に形成される汚染膜は実験的な困難さを高める要因であったが、アルゴンガスを流し込みアウトガスの発生を抑制することによって改善を図り、 1×10-2 Pa 程度で実験を行うことにより測定可能時間が10時間以上に飛躍的に改善された。長時間の測定が可能となり、ビーム強度、超音波振幅、液体リチウム温度などを変化させ様々な条件で測定を行った。その結果、予期していたビーム照射時の放出陽子のエネルギースペクトル、収量に超音波照射on/offで変化は見られなかったが、ビームカレントの測定時に超音波照射on時に 1.8-2.8MeVの領域で225±93(2.4σ)の収量増加が見られた。カレント測定時に観測されるエネルギースペクトルは主にファラデーカップで発生するD(d,n)3He反応による2.4MeV中性子を起源としており、主要なイベントは6Li(n,t)4He 反応である。超音波照射のon/off以外には測定条件の違いはなく、上記の反応には超音波照射で増加する要因はないため、増幅は液体リチウム中のキャビテーションで生じたDD反応によるものであることが示唆される。そうであるならば、キャビテーションはリチウム表面から深さ40-200μmで発生していることになる。60keV重陽子のリチウム中での飛程は1.5μmであるため、キャビテーションの発生領域まで届いていない。その為、ビーム照射時のスペクトルに超音波照射on/offで変化が見られなかったと考えられる。スペクトル、収量の変化からキャビテーションの温度、密度を測定するためには振動系を再検討し、キャビテーションの発生領域をより表面に近づける必要がある。しかし、この増幅がDD反応であるならば、バブル核融合の直接的な観測となるため、現在はDD反応起源であることを確かめ、より増幅量を増やすことを目標として研究を続けている。

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] A fast profile monitor with scintillating fiber hodoscopes for high-intensity photon beams (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Ishikawa, H. Fujimura, R. Hamano, R. Hashimoto, Y. Honda, T. Ishida, S. Kaida, H. Kanda, S. Kido, Y. Matsumura, M. Miyabe, K. Mizutani, I. Nagasawa, A. Nakamura, K. Nanbu, K. Nawa, S. Ogushi, H. Shimizu, H. Sugai, K. Suzuki, K. Takahashi, S. Takahashi, Y. Taniguchi, A.O. Tokiyasu, Y. Tsuchikawa, H. Yamazaki
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A 巻: 811 ページ: 124-132
  • DOI: 10.1016/j.nima.2015.12.027
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Current status of meson photoproduction experiments with FOREST (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Ishikawa, Q. He, Y. Honda, M. Miyabe, N. Muramatsu, H. Shimizu, Y.Tsuchikawa, H. Yamazaki
  • 雑誌名: ELPH annual report, 2014 巻: 5 ページ: 1-14
• [雑誌論文] A method to measure the size of hadrons (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Shimizu, Q. He, Y. Honda, T. Ishikawa, S. Kido, M. Miyabe, Y. Matsumura, N. Muramatsu, A. Tokiyasu, Y. Tsuchikawa
  • 雑誌名: ELPH annual report, 2014 巻: 5 ページ: 22-26
• [雑誌論文] Study for the charged particle detector using wave length shifting fibers and MPPC (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Miyabe, T. Abe, Y. Inoue, M. Sasagawa, Y. Honda, T. Ishikawa, S. Kido, T. Suda, Y. Tajima, A.O. Tokiyasu
  • 雑誌名: ELPH annual report, 2014 巻: 5 ページ: 89-94
• [雑誌論文] Development of the liquid hydrogen target system for the e lectromagnetic calorimeter BGOegg (2015)
  • 著者名/発表者名: N. Muramatsu, T. Ohta, M. Yosoi, Y. Ohashi, W.C. Chang, J.Y. Chen, S. Date, H. Goto, H. Hamano, T. Hashimoto, Q. H. He, K. Hicks, T. Hiraiwa, Y. Honda, T. Hotta, H. Ikuno, T. Ishikawa, I. Jaegle, Y. Kasamatsu, S. Kido, Y. Kon, S. Masumoto, Y. Matsumura, M. Miyabe, K. Mizutani, T. Nakano
  • 雑誌名: ELPH annual report, 2014 巻: 5 ページ: 106-112
• [学会発表] D_3^+ビーム照射による液体Bi,Pb中でのd(d,p)t反応の遮蔽ポテンシャル測定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 本多佑記，笠木治郎太
  • 学会等名: 日本物理学会第70回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学 (東京都新宿区西早稲田)
  • 年月日: 2015-03-24
• [学会発表] Screening potential of the d(d,p)t reaction in liquid In and Sn measured for 10 ≦ E_{D_3^+} ≦ 60 keV (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Honda, J. kasagi
  • 学会等名: Fourth Joint Meeting of the Nuclear Physics Divisions of the American Physical Society and The Physical Society of Japan
  • 発表場所: Waikoloa (USA)
  • 年月日: 2014-10-09