反応断面積による中性子スキン厚決定と非対称核物質状態方程式の解明

• 研究課題/領域番号: 15J01446
• 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: 田中 聖臣 大阪大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
• 研究期間 (年度): 2015-04-24 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 2,800千円 (直接経費: 2,800千円); 2017年度: 900千円 (直接経費: 900千円); 2016年度: 900千円 (直接経費: 900千円); 2015年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
• キーワード: 反応断面積 / 物質半径 / 中性子スキン厚 / 核物質状態方程式 / 不安定原子核 / 中性子スキン

研究実績の概要

平成29年度には、平成28年度に取得した、カルシウムCa同位体の原子核標的に対する反応断面積データの解析を行った。Ca同位体について、42Caから51Caの反応断面積データから物質半径を決定し、先行研究で既に得られている陽子分布半径と組み合わせる事で、中性子スキン厚を相対中性子過剰度δ=(N-Z)/Aに対して0.05 < δ < 0.22の広い範囲で決定した。不安定核をも含んだδの広い領域にわたって直接的導出法により中性子スキン厚を決定したのは世界初である。
本研究による中性子スキン厚データから、平均場理論計算の助けを借りて核物質状態方程式の対称エネルギー項密度依存パラメータL決定を試みた。但し、Ca同位体における核半径の中性子数依存性に対する理論計算の定量的理解が未だなされていないため、一意的にLの値を決定する事は現状では出来ていない。本研究によるCa同位体のデータのLに対する感度を見積もった所、30 MeV以下の精度でLを決定出来る感度をもっている事が分かった。このように、不定性の少ない中性子スキン厚データから30 MeV以下の精度でLを決定出来る事は、これまでに達成されていなかったLの一意的決定に大きく貢献する事が期待される。同時に取得されたNi同位体についての結果も合わせることにより、更に精度良くLを決定しうる事が期待される。
また、Ca同位体は中性子魔法数N = 28を超えた領域で陽子分布半径が以上に増大する事が近年指摘されており大きな注目を集めている。本研究により導出された物質半径もN = 28を超えた領域で以上に増大しており、理論計算との比較から、原子核表面付近におけるぼやけの急激な変化に起因している事が分かった。この現象は従来の原子核半径の常識では考えられなかったものであり、反応断面積測定による原子核構造研究の新たな可能性を示すものである。

現在までの達成度 (段落)

29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

29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] Determination of neutron skin thickness via measurements of σI and σCC of Ni isotopes (2017)
  • 著者名/発表者名: M. Takechi, M. Tanaka他
  • 雑誌名: RIKEN Accelerator Progress Report 巻: 50 ページ: 61-61
  • オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Behavior of Cu impurity in Si studied by the β-NMR of 58Cu (2017)
  • 著者名/発表者名: M. Mihara, M. Tanaka他
  • 雑誌名: RIKEN Accelerator Progress Report 巻: 50 ページ: 230-230
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Simultaneous investigation of the T=1(Jπ=0+) and T=0(Jπ=9+) β decays in Br70 (2017)
  • 著者名/発表者名: Morales A. I.、Algora A.、Rubio B.、Kaneko K.、Nishimura S.、Aguilera P.、Molina F.、de Angelis G.、Kiss G.、Nishimura D.、Oikawa H.、Goigoux T.、Giovinazzo J.、Ascher P.、Agramunt J.、Ahn D. S.、Baba H.、Blank B.、Davies P.、de France G.、Fujita Y.、Fukuda N.、Ganioglu E.、Gelletly W.、Gerbaux M.、et al.
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 95 号: 6 ページ: 1-11
  • DOI: 10.1103/physrevc.95.064327
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] REACTION CROSS SECTIONS FOR 13－15B AND ONE-NEUTRON HALO IN 14B (2017)
  • 著者名/発表者名: M. Tanaka, M. Fukuda, D. Nishimura, M. Takechi S. Suzuki, H. Du, Y. Tanaka他
  • 雑誌名: ACTA PHYSICA POLONICA B 巻: 48 号: 3 ページ: 461-466
  • DOI: 10.5506/aphyspolb.48.461
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Measurements of Radiative Capture Cross Sections at Big Bang Energies (2017)
  • 著者名/発表者名: Masaomi Tanaka, Mitsunori Fukuda, Yutaro Tanaka, Hang Du, Kousuke Ohnishi, Shoichi Yagi, Takanobu Sugihara, Taichi Hori, Shoken Nakamura, Rikuto Yanagihara, Kensaku Matsuta, Mototsugu Mihara, Daiki Nishimura, Shuichi Iwakiri, Shohei Kambayashi, Shota Kunimatsu, Hikaru Sakakibara, and Shintaro Yamaoka
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc., Proc. 14th Int. Symp. on Nuclei in the Cosmos (NIC2016) 巻: 14 ページ: 0201061-3
  • DOI: 10.7566/jpscp.14.020106
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Measurements of Reaction Cross Sections for 9－11C (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Nishizuka, M. Takechi, T. Ohtsubo, D. Nishimura, M. Fukuda, M. Tanaka他
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc., Proc. 14th Int. Symp. on Nuclei in the Cosmos (NIC2016) 巻: 14 ページ: 0210151-3
  • DOI: 10.7566/jpscp.14.021015
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] NMR detection of short-lived β-emitter 12N implanted in water (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Sugihara, M. Mihara, J. Shimaya, K. Matsuta, M. Fukuda, J. Ohno, M. Tanaka, S. Yamaoka, K. Watanabe, S. Iwakiri, R. Yanagihara, Y. Tanaka, H. Du, K. Onishi, S. Kambayashi, T. Minamisono, D. Nishimura, T. Izumikawa, A. Ozawa, Y. Ishibashi, A. Kitagawa, S. Sato, M. Torikoshi, S. Momota
  • 雑誌名: Hyperfine Interact (2017) 238:20 巻: 238 号: 1 ページ: 201-5
  • DOI: 10.1007/s10751-017-1401-2
  • 査読あり
• [雑誌論文] NUCLEAR STRUCTURE OF 15,16C VIA REACTION CROSS-SECTION MEASUREMENTS (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Du, M. Fukuda, D. Nishimura, M. Takechi, T. Suzuki, Y. Tanaka, I. Kato, M. Tanaka他
  • 雑誌名: ACTA PHYSICA POLONICA B 巻: 48 号: 3 ページ: 473-479
  • DOI: 10.5506/aphyspolb.48.473
  • 査読あり
• [雑誌論文] DEVELOPMENT OF HIGH RESOLUTION TOF DETECTOR FOR RI BEAMS USING CHERENKOV RADIATION (2017)
  • 著者名/発表者名: E. Miyata, M. Takechi, T. Ohtsubo, M. Fukuda, D. Nishimura, M. Tanaka他
  • 雑誌名: ACTA PHYSICA POLONICA B 巻: 48 号: 3 ページ: 409-414
  • DOI: 10.5506/aphyspolb.48.409
  • 査読あり
• [雑誌論文] New neutron-deficient isotopes from 78Kr fragmentation (2016)
  • 著者名/発表者名: B. Blank, M. Tanaka他
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 93 号: 6 ページ: 0613011-5
  • DOI: 10.1103/physrevc.93.061301
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Two-proton Radioactivity of 68Kr (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Goigoux, …, S. Nishimura et al.
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 117 号: 16 ページ: 162501-162501
  • DOI: 10.1103/physrevlett.117.162501
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Reaction cross sections for 8He and 14B on proton target for the separation of proton and neutron density distributions (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Tanaka, M. Fukuda, D. Nishimura, S. Suzuki, M. Takechi, M. Mihara, K. Matsuta, Y. Morita, Y. Kamisho, J. Ohno, et al.
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc. 巻: 6 ページ: 0200261-6
  • DOI: 10.7566/jpscp.6.020026
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Nucleon Density Distribution of the Proton Drip-Line Nucleus 12N Studied via Reaction Cross Sections (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Fukuda, Y. Morita, D. Nishimura, M. Takechi, K. Iwamoto, M. Wakabayashi, Y. Kamisho, J. Ohno, M. Tanaka, R. Kanbe, et al.
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc. 巻: 6 ページ: 0301031-3
  • DOI: 10.7566/jpscp.6.030103
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Production of Spin Polarized 58Cu and its Magnetic Moment (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Mihara, M. Fukuda, T. Izumikawa, T. Ohtsubo, D. Nishimura, T. Suzuki, M. Takechi, et al.
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc. 巻: 6 ページ: 0301141-3
  • DOI: 10.7566/jpscp.6.030114
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Ca同位体の中性子スキン厚 (2018)
  • 著者名/発表者名: 田中聖臣
  • 学会等名: 日本物理学会2018年春季大会
• [学会発表] Ca, Ni同位体の荷電変化断面積測定 (2017)
  • 著者名/発表者名: 田中聖臣
  • 学会等名: 日本物理学会2017年春季大会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] Z = 20および28近傍領域の荷電変化断面積測定 (2017)
  • 著者名/発表者名: 田中聖臣
  • 学会等名: 日本物理学会2017年秋季大会
• [学会発表] Reaction cross sections for 13-15B and one neutron halo in 14B (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Tanaka
  • 学会等名: Zakopane conference on nuclear physics
  • 発表場所: ザコパネ（ポーランド）
  • 年月日: 2016-08-28
  • 国際学会
• [学会発表] Measurements of radiative capture cross sections at Big Bang energies (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Tanaka
  • 学会等名: Nuclei in the Cosmos XIV (NIC XIV)
  • 発表場所: 新潟
  • 年月日: 2016-06-19
  • 国際学会
• [学会発表] MEASUREMENTS OF RADIATIVE CAPTURE CROSS SECTIONS AT BIG BANG ENERGIES (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Tanaka, M. Fukuda, Y. Tanaka, D. Hang, K. Ohnishi, T. Sugihara, K. Matsuta, M. Mihara, S. Iwakiri, S. Kambayashi, S. Kunimatsu, H. Sakakibara, and S. Yamaoka
  • 学会等名: 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] 中性子過剰B同位体の反応断面積測定 (2016)
  • 著者名/発表者名: 田中聖臣、福田光順、西村太樹、武智麻耶、泉川卓司、大坪隆、鈴木伸司、鈴木健、松多健策、三原基嗣、山口貴之、他25名
  • 学会等名: 日本物理学会2016年春季大会
  • 発表場所: 東北学院大学 (宮城県仙台市)
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] 反応断面積同時測定による中性子剥離片の運動量分布と13,14,15Bの反応断面積 (2016)
  • 著者名/発表者名: 田中聖臣、福田光順、武智麻耶、西村太樹、泉川卓司、大坪隆、鈴木伸司、鈴木健、松多健策、三原基嗣、山口貴之、他20名
  • 学会等名: 理研RIBF-ULICミニワークショップ「Measurements of Reaction Charge-changing Cross Sections for Ni Isotopes and Related Topics」
  • 発表場所: 理化学研究所 (埼玉県和光市)
  • 年月日: 2016-03-11
• [学会発表] 陽子標的反応断面積を用いたハロー・スキン・安定核の陽子・中性子密度分布導出 (2016)
  • 著者名/発表者名: 田中聖臣、福田光順、西村太樹、武智麻耶、泉川卓司、大坪隆、鈴木伸司、鈴木健、松多健策、三原基嗣、山口貴之、他26名
  • 学会等名: RCNP研究会「全反応断面積及び荷電変化断面積による陽子・中性子半径研究の現状と展望」
  • 発表場所: 大阪大学核物理研究センター (大阪府吹田市)
  • 年月日: 2016-01-12
• [学会発表] ΔE測定によるsd殻領域中性子剥離破砕片の運動量分布 (2015)
  • 著者名/発表者名: 田中聖臣、福田光順、西村太樹、武智麻耶、泉川卓司、大坪隆、鈴木伸司、鈴木健、三原基嗣、山口貴之、他27名
  • 学会等名: 日本物理学会2015年秋季大会
  • 発表場所: 大阪市立大学 (大阪府大阪市)
  • 年月日: 2015-09-25