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天体核融合反応断面積の直接測定

研究課題

研究課題/領域番号 15104004
研究種目

基盤研究(S)

配分区分補助金
研究分野 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
研究機関九州大学

研究代表者

相良 建至  九州大学, 大学院・理学研究院, 教授 (00128026)

研究分担者 野呂 哲夫  九州大学, 大学院・理学研究院, 教授 (30164750)
森川 恒安  九州大学, 大学院・理学研究院, 助教 (00274423)
池田 伸夫  九州大学, 大学院・工学研究院, 教授 (70193208)
若狭 智継 (若狭 智嗣)  九州大学, 大学院・理学研究院, 准教授 (10311771)
寺西 高  九州大学, 大学院・理学研究院, 准教授 (10323495)
橋本 正章  Kyushu University, Dept. of Physics, Assistant Professor (20228422)
御手洗 志郎  九州大学, 理学研究院, 助教授 (00108648)
研究期間 (年度) 2003 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
114,790千円 (直接経費: 88,300千円、間接経費: 26,490千円)
2007年度: 7,670千円 (直接経費: 5,900千円、間接経費: 1,770千円)
2006年度: 7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円)
2005年度: 31,200千円 (直接経費: 24,000千円、間接経費: 7,200千円)
2004年度: 30,810千円 (直接経費: 23,700千円、間接経費: 7,110千円)
2003年度: 37,570千円 (直接経費: 28,900千円、間接経費: 8,670千円)
キーワード星でのヘリウム燃焼 / 天体熱核融合 / 星の進化 / 超低バックグランド / タンデム加速器 / ビームパルス化 / 窓なし気体標的 / 窓なし気体標的冷却 / 天体熱核融合反応 / 長時間チョッパー / 加速器改造 / ヘリウム燃焼 / 直接測定
研究概要

Ecm=0.3MeVでの^<12>C+^4He→^<16>O+γ反応の反応断面積は星での元素生成で決定的に重要な働きをするので約40年前から世界で測定が試みられてきたが、極めて難しい実験なので未確定である。我々は15年前からこの実験の準備を進めてきた。我々の方法では^<12>C+^4He→^<16>O+γ反応からの^<16>Oを検出する方法でEcm=2.4MeV〜0.7MeVの断面積を測定し、結果をEcm=0.3MeVに外挿する。これが最終目標に到達可能な唯一の方法であるが、困難は多い。本研究経費2年目の2004年にEcm=2.4MeVでの^<16>O検出に成功したが、断面積絶対値は得られなかった。
最終目標に到達するには、a)ビーム量を5μA以上に、b)標的量を25Torrx3cmに、c)バックグランド(BG)を10^<-19>以下に、d)ビームをパルス化、e)RF発振を低周波数化・安定化、f)反跳粒子質量分析器(RMS)のスリット系を最適化、g)そしてデータ外挿法を確立、する必要がある。d)は既に終えており、c)は10^<-17>まで達成しており残るBGはL2MeV以下にならないと見えない。本年度は、c),d)以外の全てに取り組み、b)は最終目標に達した。閉じ込めにくいヘリウムガスで25Torrの窓なし標的を実現し、過去の世界レベルを5倍上回った。残るa),e),f),g)については、今年度で基礎研究を終えてEcm=0.7MeVでの測定までの具体方針ができ、既に60-80%達成した。
本年度に、Ecm=2.4MeVでの再測定で改造後のシステムチェックと、Ecm=1.5MeVでの測定を目指した。しかし、RMSの固定スリットでビームハローが新たなBGを発生し、この対策に追われて1.5MeVに進めなかった。ドイツ・ルール大学ではEcm=5MeV〜1.9MeVで測定している。19年度に追抜けなかったが、20年度には追抜いて我々が世界トップになる。あと約3年で最終目標のEcm=0.7MeVで測定し40年競争を終わらせる目途が本研究でついた。難実験ゆえに気が抜けず発表は後回しになっている。

報告書

(6件)
  • 2007 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2006 実績報告書
  • 2005 実績報告書
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 研究成果

    (45件)

すべて 2008 2007 2006 2005 2004 2003 その他

すべて 雑誌論文 (34件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (8件) 文献書誌 (3件)

  • [雑誌論文] Measurement of ^<12>C+^4He → ^<16>O+γ cross section at Ecm = 2.4 MeV2007

    • 著者名/発表者名
      H., oba, K, Sagara, et. al.
    • 雑誌名

      Kyushu University Tandem Accelerator Laboratory Report 10

      ページ: 49-52

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Angular acceptance of RMS for ^<12>C+^4He → ^<16>O+γ experiment2007

    • 著者名/発表者名
      H., oba, K., Sagara, et. al.
    • 雑誌名

      Kyushu University Tandem Accelerator Laboratory Report 10

      ページ: 95-97

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Pre-bunching system for high-efficiency pulsed beam2007

    • 著者名/発表者名
      K., Sagara, et. al.
    • 雑誌名

      Kyushu University Tandem Accelerator Laboratory Report 10

      ページ: 98-101

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Use of a very thin SiNx foil for a gas target window2007

    • 著者名/発表者名
      S., Kamibeppu, et. al.
    • 雑誌名

      Kyushu University Tandem Accelerator Laboratory Report 10

      ページ: 102-104

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Cooling of a windowless gas target2007

    • 著者名/発表者名
      S., kamibeppu, et. al.
    • 雑誌名

      Kyushu University Tandem Accelerator Laboratory Report 10

      ページ: 105-109

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Charge state distribution of ^<16>O through Carbon foil and Argon gas2007

    • 著者名/発表者名
      K., Nihsida, et. al.
    • 雑誌名

      Kyushu University Tandem Accelerator Laboratory Report 10

      ページ: 110-114

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Present status and strategy of^4He(^<12>C, ^<16>O)γ experiment2007

    • 著者名/発表者名
      K.Sagas and T.Teranishi
    • 雑誌名

      Kyushu University Tandem Accelerator Lab.Report 10

      ページ: 45-48

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [雑誌論文] Measurement of^<l2>C+^4He→160+γ cross section at Ecm=2.4 MeV2007

    • 著者名/発表者名
      H.Oba, K.Sagara, 他6名
    • 雑誌名

      Kyushu University Tandem Accelerator Lab.Report 10

      ページ: 49-52

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [雑誌論文] Pre-bunching system for high efficiency pulsed beam2007

    • 著者名/発表者名
      K, Sagara, 他9名
    • 雑誌名

      Kyushu University Tandem Accelerator Lab.Report 10

      ページ: 98-101

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [雑誌論文] Use of a very thin SiNx foil for a gas target window2007

    • 著者名/発表者名
      S.Kamibeppu, K.Sagara, 他3名
    • 雑誌名

      Kyushu University Tandem Accelerator Lab.Report 10

      ページ: 102-104

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [雑誌論文] Cooling of a windowless gas target2007

    • 著者名/発表者名
      S.Kamibeppu, K.Sagara, 他4名
    • 雑誌名

      Kyushu University Tandem Accelerator Lab.Report 10

      ページ: 105-109

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [雑誌論文] Present Status and Strategy for ^4He(^<12>C,^<16>O)γ experiment at KUTL2007

    • 著者名/発表者名
      K.Sagara, T.Teranishi
    • 雑誌名

      Kyushu University Tandem Accelerator Laboratory Report 10

      ページ: 4-4

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Measurement of^4He(^<12>C,^<16>O)γ reaction cross section at E_<cm> = 2.4 MeV2007

    • 著者名/発表者名
      H.Oba, K.Sagara 他9名
    • 雑誌名

      Kyushu University Tandem Accelerator Laboratory Report 10

      ページ: 4-4

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Measurement of acceptance of the recoil mass separator and design of large-bore Q magnets2007

    • 著者名/発表者名
      H.Oba, K.Sagara 他9名
    • 雑誌名

      Kyushu University Tandem Accelerator Laboratory Report 10

      ページ: 4-4

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] A control system for beam bunchers and choppers2007

    • 著者名/発表者名
      K.Sagara, T.Maeda, 他5名
    • 雑誌名

      Kyushu University Tandem Accelerator Laboratory Report 10

      ページ: 3-3

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] アルミパイプ4本で大型タンデムを小型タンデムに変える2006

    • 著者名/発表者名
      相良 建至
    • 雑誌名

      加速器 Vol.3,No.2

      ページ: 192-195

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要 2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Transform of a large tandem accelerator into a small one with four aluminum pipes2006

    • 著者名/発表者名
      K., Sagara
    • 雑誌名

      Accelerator 3 #2

      ページ: 192-195

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Direct Measurement of ^4He(^<12>C,^<16>O)γ Reaction at Stellar Energy2006

    • 著者名/発表者名
      K.Sagara 他10名
    • 雑誌名

      Proceedings of 6~<th> China-Japan Joint nuclear Physics Symposium (AIP Conference proceedings 865) 865

      ページ: 225-230

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Charge state distribution of ^<16>O through carbon and argon2006

    • 著者名/発表者名
      K.Nishida, K.Sagara 他10名
    • 雑誌名

      Kyushu University Tandem Accelerator Laboratory Report 10(掲載予定)

      ページ: 4-4

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Development of a pre-buncher for high-efficiency beam pulsing2006

    • 著者名/発表者名
      S.Kouzuma, K.Sagara 他11名
    • 雑誌名

      Kyushu University Tandem Accelerator Laboratory Report 10(掲載予定)

      ページ: 4-4

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Use of a thin SiNx foil for a gas target2006

    • 著者名/発表者名
      S.Kamibeppu, K.Sagara 他10名
    • 雑誌名

      Kyushu University Tandem Accelerator Laboratory Report 10(掲載予定)

      ページ: 2-2

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Design of a cooled windowless gas target2006

    • 著者名/発表者名
      S.Kamibeppu, K.Sagara 他10名
    • 雑誌名

      Kyushu University Tandem Accelerator Laboratory Report 10(掲載予定)

      ページ: 4-4

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] A long-time chopper for direct measurement of 4_He(12_C,16_O)γ reaction crosssection2005

    • 著者名/発表者名
      H.Oba, K Sagara, 他4名
    • 雑誌名

      Nuclear Physics A758

      ページ: 407-410

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Direct measurement of 4_He(12_C,16_O)γ reactionaround E_<cm>=2.4MeV at KUTL2005

    • 著者名/発表者名
      K.Sagara, 他7名
    • 雑誌名

      Nuclear Physics A758

      ページ: 427-430

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A long-time chopper for direct measurement of 4He(^<12>C, ^<16>O)γ reaction cross section2005

    • 著者名/発表者名
      H., Oba, K., sagara, et. al.
    • 雑誌名

      Nuclear Physics A758

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Direct measurement of 4He(^<12>C, ^<16>O)γ, reaction around Ecm = 2.4 MeV at KUTL2005

    • 著者名/発表者名
      K., Sagara, et. al.
    • 雑誌名

      Nuclear Physics A758

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Direct measurement of ^4He(^<12>C,^<16>O)γ reaction cross section around E_<cm>=2.4MeV at KUTL2005

    • 著者名/発表者名
      K.Sagara他7名
    • 雑誌名

      Nuclear Physics A 258

      ページ: 427-430

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] A long-time chopper for direct measurement of ^4He(^<12>C,^<16>O)γ reaction2005

    • 著者名/発表者名
      H.Oba, K.Sagara 他4名
    • 雑誌名

      Nuclear Physics A 258

      ページ: 407-410

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] A long-time chopper for direct measurement of ^4He(^<12>C,^<16>O)γ reaction2005

    • 著者名/発表者名
      H.Oba, K.Sagara 他4名
    • 雑誌名

      Nuclear Physics A 発表予定

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Direct measurement of ^4He(^<12>C,^<16>O)γ reaction cross section around E_<cm>=2.4 Mev at KUTL2005

    • 著者名/発表者名
      K.Sagara 他7名
    • 雑誌名

      Nuclear Physics A 発表予定

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] First measurement of ^4He(^<12>C,^<16>O)γ cross section at E_<cm>=2.4 MeV2004

    • 著者名/発表者名
      K.Sagara 他5名
    • 雑誌名

      Kyushu University Tandem Accelerator Laboratory Report 8

      ページ: 54-59

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Development of a Long-Time Chopper for Reaction Recoils2004

    • 著者名/発表者名
      K.Sagara 他5名
    • 雑誌名

      Kyushu University Tandem Accelerator Laboratory Report 8

      ページ: 93-97

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Facilities for direct measurement of ^4He(^<12>C,^<16>O)γ reaction cross section at KUTL2003

    • 著者名/発表者名
      N.Ikeda, K.Sagara 他7名
    • 雑誌名

      Nuclear Physics A 718

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Direct measurement of ^<12>C+^4He → ^<16>O+γreaction at stellar energy

    • 著者名/発表者名
      K., Sagara, et. al.
    • 雑誌名

      Proc. of 6th China-Japan Joint Nuclear Physics Symposium (AIP Conf Proc)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] A thick windowless gas target for 4He(12C, 16O) γ astro-nuclear experiment and charge fraction of reaction products2008

    • 著者名/発表者名
      T., Loki, K., sagara, et. al.
    • 学会等名
      62th Annual Meeting of Phys. Soc. Japan
    • 発表場所
      Higashi-Osaka
    • 年月日
      2008-03-26
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] present status of ^<12>C+^4He → ^<16>O+γ experiment at KUTL2008

    • 著者名/発表者名
      K., Sagara, et. al.
    • 学会等名
      r-process nucleosynthesis and Quantum Beam
    • 発表場所
      Tsukuba
    • 年月日
      2008-03-14
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Present status of12C+4He→16O+γ experiment at KUTL2008

    • 著者名/発表者名
      K.Sagara
    • 学会等名
      国立天文台研究会「rプロセス元素合成の統合的理解-量子ビームでさぐる宇宙進化の理解を目指して-」
    • 発表場所
      筑波大学
    • 年月日
      2008-03-14
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Present status of measurement of ^<12>C+^4He → ^<16>O+γ cross section by detecting ^<16>O recoils2007

    • 著者名/発表者名
      K., Sagara, et. al.
    • 学会等名
      62th Annual Meeting of Phys. Soc. Japan
    • 発表場所
      Sapporo
    • 年月日
      2007-09-21
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] 反跳16O検出による12C+4He→16O+γ断聞積測定の現状2007

    • 著者名/発表者名
      相良 建至
    • 学会等名
      日本物理学会第62圃年会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2007-09-21
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Direct measurement of ^4He(^<12>C, ^<16>O)□ cross section at Ecm = 2.4 MeV at KUTL2007

    • 著者名/発表者名
      K., Sagara, et. al.
    • 学会等名
      International Nuclear Physics Conf.
    • 発表場所
      Tokyo
    • 年月日
      2007-06-04
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] A blow-in type windowless gas target for astro-nuclear experiments2006

    • 著者名/発表者名
      K.Sagara
    • 学会等名
      23rd world conference of International Nuclear Target Development Society
    • 発表場所
      Tsukuba
    • 年月日
      2006-10-24
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Experiment of ^4He(^<12>C, ^<16>O)γ reaction at Kyushu University2005

    • 著者名/発表者名
      K., Sagara
    • 学会等名
      International Symposium on Origin of Matter and Evolution of Galaxies
    • 発表場所
      Tokyo
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Ikeda et al.: "Facilities for direct measurement of ^4He(^<12>C,^<16>O)γ reaction cross section at KUTL"Nuclear Physics A. 718. 558c-560c (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] K.Sagara et al.: "First measurement of ^4He(^<12>C,^<16>O)γ cross section at E_<cm>=2.4 MeV"Kyushu University Tandem Accelerator Laboratory Report. 8. 4 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] K.Sagara et al.: "Development of a Long-Time Chopper for Reaction Recoils"Kyushu University Tandem Accelerator Laboratory Report. 8. 3 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書

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公開日: 2003-04-01   更新日: 2016-04-21  

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