r-過程解明に向けたブランクスポット領域核の質量測定開拓

• 研究課題/領域番号: 15H02096
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
• 研究機関: 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構
• 研究代表者: 宮武 宇也 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 教授 (50190799)
• 研究分担者: 平山 賀一 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 研究機関講師 (30391733) ; 渡邉 裕 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 研究機関講師 (50353363) ; 石山 博恒 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 研究機関講師 (50321534)
• 連携研究者: 和田 道治 高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所・和光原子核科学センター, 教授 (50240560) ; Schury Peter 高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所・和光原子核科学センター, 助教 (30462724) ; 伊藤 由太 理化学研究所, 仁科加速器研究センター, 基礎科学特別研究員 (30711501)
• 研究協力者: 向井 もも 筑波大学, 大学院生 ; 木村 創大 筑波大学, 大学院生 ; Moon Jun-young 韓国IBS, researcher ; Park Jinhyung 韓国IBS, researcher
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 41,990千円 (直接経費: 32,300千円、間接経費: 9,690千円); 2017年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2016年度: 23,790千円 (直接経費: 18,300千円、間接経費: 5,490千円); 2015年度: 13,650千円 (直接経費: 10,500千円、間接経費: 3,150千円)
• キーワード: 多重反射型飛行時間測定式質量分光器 / レーザー共鳴イオン化 / 速い中性子捕獲過程 / ブランクスポット / 元素選択型質量分離器 / 原子核質量測定 / 不安定核物理 / 天体核物理 / 多重反射型飛行時間測定式質量測定器 / 実験核物理 / 早い中性子捕獲過程 / 短寿命核ビーム

研究成果の概要

質量数が１９５となる金・白金などの元素は、天体における速い中性子捕獲過程(r-過程）で生成された、極めて中性子が過剰な不安定核の崩壊によって作られたと考えられる。起源となった中性子過剰不安定核の質量・寿命からは、逆にr－過程の天体環境を探ることが出来る。
本研究では、これら中性子過剰不安定核を原子核反応で人工的に合成し、質量を測定を行うための開拓的研究を進めてきた。これまでに、中性子過剰不安定核の生成・分離を高効率で行える元素選択型質量分離器(KISS)に、原子核の質量を精度よく測定するための反射型飛行時間測定式質量分光器(MRTOF)を結合し、質量測定を本格的に行える環境を整えた。

研究成果

• [国際共同研究] IBS(韓国)
• [国際共同研究] Univ. of Surrey/Univ. of Brighton(英国)
• [国際共同研究] Argonne Nat. Lab.(米国)
• [国際共同研究] Australian Nat. Univ.(オーストラリア)
• [国際共同研究] GSI(ドイツ)
• [国際共同研究]
• [国際共同研究] 基礎科学研究院(Institute for Basic Science)( 韓国)
• [国際共同研究] KU Leuven University(ベルギー)
• [国際共同研究] 基礎科学研究院(Institute for Basic Science)(韓国)
• [国際共同研究] KU Leuven university(ベルギー)
• [雑誌論文] First Direct Mass Measurements of Nuclides around Z=100 with a Multireflection Time-of-Flight Mass Spectrograph (2018)
  • 著者名/発表者名: 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.
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 120 号: 15 ページ: 152501-152501
  • DOI: 10.1103/physrevlett.120.152501
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] High-efficiency and low-background multi-segmented proportional gas counter for β-decay spectroscopy (2018)
  • 著者名/発表者名: Mukai M.、Hirayama Y.、Watanabe Y.X.、Schury P.、Jung H.S.、Ahmed M.、Haba H.、Ishiyama H.、Jeong S.C.、Kakiguchi Y.、Kimura S.、Moon J.Y.、Oyaizu M.、Ozawa A.、Park J.H.、Ueno H.、Wada M.、Miyatake H.
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, Section A 巻: 884 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1016/j.nima.2017.12.013
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Doughnut-shaped gas cell for KEK Isotope Separation System (2017)
  • 著者名/発表者名: Hirayama Y.、Watanabe Y.X.、Mukai M.、Oyaizu M.、Ahmed M.、Ishiyama H.、Jeong S.C.、Kakiguchi Y.、Kimura S.、Moon J.Y.、Park J.H.、Schury P.、Wada M.、Miyatake H.
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, Section B 巻: 412 ページ: 11-18
  • DOI: 10.1016/j.nimb.2017.08.037
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Ionization cross section, pressure shift and isotope shift measurements of osmium (2017)
  • 著者名/発表者名: Hirayama Yoshikazu、Mukai Momo、Watanabe Yutaka、Oyaizu Michihiro、Ahmed Murad、Kakiguchi Yutaka、Kimura Sota、Miyatake Hiroari、Schury Peter、Wada Michiharu、Jeong Sun-Chan
  • 雑誌名: nal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics 巻: 50 号: 21 ページ: 215203-215203
  • DOI: 10.1088/1361-6455/aa8b50
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Observation of doubly-charged ions of francium isotopes extracted from a gas cell (2017)
  • 著者名/発表者名: Schury P.、Wada M.、Ito Y.、Kaji D.、Haba H.、Hirayama Y.、Kimura S.、Koura H.、MacCormick M.、Miyatake H.、Moon J.Y.、Morimoto K.、Morita K.、Murray I.、Ozawa A.、Rosenbusch M.、Reponen M.、Takamine A.、Tanaka T.、Watanabe Y.X.、Wollnik H.
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms 巻: 407 ページ: 160-165
  • DOI: 10.1016/j.nimb.2017.06.014
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] In-gas-cell laser spectroscopy of the magnetic dipole moment of the N~126 isotope 199Pt (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Hirayama, M. Mukai, Y. X. Watanabe, M. Ahmed, S. C. Jeong, H. S. Jung, Y. Kakiguchi, S. Kanaya, S. Kimura, J. Y. Moon, T. Nakatsukasa, M. Oyaizu, J. H. Park, P. Schury, A. Taniguchi, M. Wada, K. Washiyama, H. Watanabe, and H. Miyatake
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 96 号: 1 ページ: 014307-014307
  • DOI: 10.1103/physrevc.96.014307
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] First online multi reflection time-of-flight mass measurements of isobaric chains produced by fusion-evaporation reactions: Toward identification of superheavy elements via mass spectroscopy (2017)
  • 著者名/発表者名: P.Schury, M.Wada, Y.Ito, D.Kaji, F.Arai, M.MacCormick, I.Murray, H.Haba, S.Jeong, S.Kimura, H.Koura, H.Miyatake, K.Morimoto, K.Morita, A.Ozawa, M. Reponen, P-A.Soederstroem, A.Takamine, T.Tanaka, H.Wollnik
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 95 号: 1 ページ: 011305-011305
  • DOI: 10.1103/physrevc.95.011305
  • NAID: 120006502093
  • 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] Nuclear spectroscopy of r-process nuclei around N = 126 using KISS (2016)
  • 著者名/発表者名: Hirayama, Y., Watanabe, Y.X., Miyatake, H., Schury, P., Wada, M., Oyaizu, M., Kakiguchi, Y., Mukai, M., Kimura, S., Ahmed, M., Jeong, S.C., Moon, J.Y., Park, J.H.
  • 雑誌名: Nuovo Cimento della Societa Italiana di Fisica C 巻: 39 ページ: 359-359
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] On-line experimental results of an argon gas cell-based laser ion source (KEK Isotope Separation System) (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Hirayama, Y.X. Watanabe, N. Imai, H. Ishiyama, S.C. Jeong, H.S. Jung, H. Miyatake, M. Oyaizu, S. Kimura, M. Mukai, Y.H. Kim, T. Sonoda, M. Wada, M. Huyse, Yu. Kudryavtsev, P. Van Duppen
  • 雑誌名: Nucl. Instrum. Methods B 巻: 376 ページ: 52-56
  • DOI: 10.1016/j.nimb.2016.03.031
  • 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] Search for efficient laser resonance ionization schemes of tantalum using a newly developed time-of-flight mass-spectrometer in KISS (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Mukai, Y. Hirayama, H. Ishiyama, H.S. Jung, H. Miyatake, M. Oyaizu, Y.X. Watanabe, S. Kimura, A. Ozawa, S.C. Jeong, T. Sonoda
  • 雑誌名: Nucl. Instrum. Methods B 巻: 376 ページ: 73-76
  • DOI: 10.1016/j.nimb.2016.02.017
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Status of the low-energy super-heavy element facility at RIKEN (2016)
  • 著者名/発表者名: Schury, P., Wada, M., Ito, Y., Arai, F., Kaji, D., Kimura, S., Morimoto, K., Haba, H., Jeong, S., Koura, H., Miyatake, H., Morita, K., Reponen, M., Ozawa, A., Sonoda, T., Takamine, A., Wollnik, H.
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms 巻: 印刷中 ページ: 425-428
  • DOI: 10.1016/j.nimb.2016.02.061
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Beta-decay spectroscopy of r-process nuclei around N = 126 (2016)
  • 著者名/発表者名: HIrayama, Y., Miyatake, H., Watanabe, Y.X., Imai, N., Ishiyama, H., Jeong, S.C., Jung, H.S., Oyaizu, M., Mukai, M., Kimura, S., Sonoda, T., Wada, M., Kim, Y.H., Huyse, M., Kudryavtsev, Yu., Van Duppen, P.
  • 雑誌名: European Physical Journal 巻: 109 ページ: 08001-08001
  • DOI: 10.1051/epjconf/201610908001
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Development of the detector system for β-decay spectroscopy at the KEK Isotope Separation System (2016)
  • 著者名/発表者名: Kimura, S., Ishiyama, H., Miyatake, H., Hirayama, Y., Watanabe, Y.X., Jung, H.S., Oyaizu, M., Mukai, M., Jeong, S.C., Ozawa, A.
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms 巻: 印刷中
  • 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] Laser ion source for multi-nucleon transfer reaction products (2015)
  • 著者名/発表者名: Hirayama, Y., Watanabe, Y.X., Imai, N., (...), Kudryavtsev, Yu., Van Duppen, P.
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms 巻: 353 ページ: 4-15
  • DOI: 10.1016/j.nimb.2015.04.001
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 重元素の網羅的質量測定の可能性と応用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 和田道治
  • 学会等名: 日本物理学会 春の年会
  • 発表場所: 大阪大学（大阪府・豊中市）
  • 年月日: 2017-03-17
  • 招待講演
• [学会発表] Production of radioactive nuclei relevant to r-process by multinucleon transfer reactions for KISS (2017)
  • 著者名/発表者名: 渡邉裕
  • 学会等名: 「第9 回停止・低速RI ビームを用いた核分光研究会」 & 「2017 超重元素の科学研究会」 合同研究会
  • 発表場所: 日本原子力研究開発機構（茨城県・東海村）
  • 年月日: 2017-03-05
• [学会発表] Present status of KISS (2017)
  • 著者名/発表者名: 平山賀一
  • 学会等名: 「第9 回停止・低速RI ビームを用いた核分光研究会」 & 「2017 超重元素の科学研究会」 合同研究会
  • 発表場所: 日本原子力研究開発機構（茨城県・東海村）
  • 年月日: 2017-03-05
• [学会発表] Precision mass measurements of trans-uranium nuclei with MRTOF at RIKEN (2017)
  • 著者名/発表者名: 伊藤由太
  • 学会等名: 「第9 回停止・低速RI ビームを用いた核分光研究会」 & 「2017 超重元素の科学研究会」 合同研究会
  • 発表場所: 日本原子力研究開発機構（茨城県・東海村）
  • 年月日: 2017-03-05
• [学会発表] Observation of doubly-charged ions of Pb through Pu extracted from cryogenic gas cell and mass analyzed by MRTOF-MS (2017)
  • 著者名/発表者名: Peter Schury
  • 学会等名: 「第9 回停止・低速RI ビームを用いた核分光研究会」 & 「2017 超重元素の科学研究会」 合同研究会
  • 発表場所: 日本原子力研究開発機構（茨城県・東海村）
  • 年月日: 2017-03-05
• [学会発表] Recent progress of the KISS project at KEK-WNSC (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Miyatake
  • 学会等名: China-Japan collaboration workshop on “Nuclear mass and life for unravelling mysteries of r-process”, 6/26-28, Tsukuba Univ., Tsukuba
  • 招待講演
• [学会発表] Present status of the KISS project (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Miyatake
  • 学会等名: OMEG 2017, International Symposium on Origin of Matter and Evolution of Galaxies, 6/27-30, Daejeong, Korea
  • 国際学会
• [学会発表] Present status of the KISS project (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Miyatake
  • 学会等名: International Workshop on “Physics Opportunities using CAGRA and RCNP tracking Ge detector” (CAGRA17), 10/10-12, RCNP, Osaka
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Recent KISS activities and future’s plan (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Miyatake
  • 学会等名: Workshop for Einsteinium Campaign, 11/7-8, JAEA, Tokai
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Nuclear production by multinucleon transfer reactions with neutron-rich heavy ion beams (2017)
  • 著者名/発表者名: Y.X. Watanabe
  • 学会等名: Workshop for Einsteinium Campaign, 11/7-8, JAEA, Tokai
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] KISS、超微細構造測定と質量測定の現状 (2017)
  • 著者名/発表者名: 宮武宇也
  • 学会等名: 平成29年度KUR専門研究会 「短寿命RIを用いた核分光と核物性研究」, 12/20-21, 京大原子炉実験所
• [学会発表] Present status of the KISS project (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Miyatake
  • 学会等名: Impact of Exotic Nuclear Structure on Explosive Nucleosynthesis, 11/23-24, Beihang Univ., China
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Production of neutron-rich nuclei by multinucleon transfer reactions at KISS Project (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. X. Watanabe
  • 学会等名: 3rd International Symposium on Super-Heavy Elements (SHE2017), 9/10-14, Kazimierz Dolny, Poland
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Production of N = 126 Nuclei and Beyond Using Multinucleon Transfer Reactions for KISS Project (2017)
  • 著者名/発表者名: Y.X. Watanabe
  • 学会等名: ARIS2017, 5/28-6/2, Keystone, United States
  • 国際学会
• [学会発表] KISS I : 199Ptのレーザー共鳴イオン化核分光 (2017)
  • 著者名/発表者名: 平山賀一
  • 学会等名: 日本物理学会、9/12-15, 宇都宮大学
• [学会発表] Nuclear spectroscopy of r-process nuclei around N=126 by using KISS (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Hirayama
  • 学会等名: International symposium of RI beam physics in the 21th century: 10th anniversary of RIBF, 12/4-5, Riken
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Nuclear spectroscopy of r-process nuclei around N=126 by using KISS (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Hirayama
  • 学会等名: KEK-TRIUMF Scientific Symposium, TRIUMF
  • 招待講演
• [学会発表] KISS,SLOWRI施設での低エネルギー核分光研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 宮武宇也
  • 学会等名: 平成28年度KUR専門研究会「短寿命RIを用いた核分光と核物性研究」
  • 発表場所: 京都大学原子炉実験所（大阪府・泉南郡熊取町）
  • 年月日: 2016-12-20
• [学会発表] Nuclear Physics with Slow and Stopped Beams at RIBF (2016)
  • 著者名/発表者名: Schury Peter
  • 学会等名: Korean physical society fall meeting
  • 発表場所: Gwangju, Korea
  • 年月日: 2016-10-19
  • 招待講演
• [学会発表] Mass Measurements of r-Process Nuclei at KISS and SLOWRI (2016)
  • 著者名/発表者名: Schury Peter
  • 学会等名: 14th International Symposium on Nuclei in the Cosmos XIV
  • 発表場所: 朱鷺メッセ( 新潟県・新潟市）
  • 年月日: 2016-06-19
  • 国際学会
• [学会発表] Experimental study of multinucleon transfer reactions of 136Xe + 198Pt for KISS project (2016)
  • 著者名/発表者名: Y.X. Watanabe
  • 学会等名: 8th Japan-Italy Symposium
  • 発表場所: 理化学研究所(埼玉県、和光市）
  • 年月日: 2016-03-07
  • 国際学会
• [学会発表] Experimental study of multi-nucleon transfer reactions of 136Xe + 198Pt for KISS project (2015)
  • 著者名/発表者名: Y.X. Watanabe
  • 学会等名: The 9th Japan-China Joint Nuclear Physics Symposium (JCNP 2015)
  • 発表場所: 大阪大学銀杏会館（大阪府、吹田市）
  • 年月日: 2015-11-07
  • 国際学会
• [学会発表] Beta-decay spectroscopy of r-process nuclei around N = 126 (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Hirayama
  • 学会等名: Origin of Matter and Evolution of Galaxies (OMEG2015)
  • 発表場所: Beijin, China
  • 年月日: 2015-06-24
  • 国際学会
• [学会発表] Search for efficient laser resonance ionization schemes of tantalum using a newly developed time-of-flight mass-spectrometer in KISS (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Mukai
  • 学会等名: International Conference on Electromagnetic Isotope Separators and Related Topics (EMIS)
  • 発表場所: Michigan, USA
  • 年月日: 2015-05-11
  • 国際学会
• [学会発表] Development of the detector system for β-decay spectroscopy at the KEK Isotope Separation System (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Kimura
  • 学会等名: International Conference on Electromagnetic Isotope Separators and Related Topics (EMIS)
  • 発表場所: Michigan, USA
  • 年月日: 2015-05-11
  • 国際学会
• [学会発表] Status of the low-energy super-heavy element facility at RIKEN (2015)
  • 著者名/発表者名: Schury, Peter
  • 学会等名: International Conference on Electromagnetic Isotope Separators and Related Topics (EMIS)
  • 発表場所: Michigan, USA
  • 年月日: 2015-05-11
  • 国際学会
• [学会発表] On-line experimental results of an argon gas cell-based laser ion source (KEK Isotope Separation System) (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Hirayama
  • 学会等名: International Conference on Electromagnetic Isotope Separators and Related Topics (EMIS)
  • 発表場所: Michigan, USA
  • 年月日: 2015-05-11
  • 国際学会
• [備考] KEK 和光原子核科学センター
  • URL: http://research.kek.jp/group/wnsc/
• [備考] 和光原子核科学センター
  • URL: http://research.kek.jp/group/wnsc/
• [備考] IGLIS-net
  • URL: http://research.kek.jp/group/kekrnb/iglis-net/
• [備考] KEK RNB Group
  • URL: http://research.kek.jp/group/kekrnb/