ニュートリノ物理のための酸素・炭素原子核の巨大共鳴状態から放出されるγ線の研究

• 研究課題/領域番号: 15J07923
• 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: 岡山大学
• 研究代表者: 王 岩 岡山大学, 自然科学研究科, 特別研究員(DC2)
• 研究期間 (年度): 2015-04-24 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円); 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: 巨大共鳴状態 / 超新星爆発 / 非弾性散乱 / ニュートリノ / 酸素 / 炭素

研究実績の概要

平成26年度に大阪大学核物理センターにて、加速された陽子(400MeV)と酸素・炭素の非弾性散乱反応により巨大共鳴状態を作り、NaI(Tl)検出器てガンマ線を同時測定した。平成27年度に基礎データの解析が完了し、平成28年度はさらに解析を進めた。
スペクトロメータ解析において、光学補正等の各パラメータを最適化し、より精度の良いデータを得た。その結果、反応断面積・角度分布を絶対値として約誤差10%で求めた。また歪曲波インパルス近似計算(DWBA07コード)との比較を開始した。
ガンマ線検出器解析では、線源を用いたテスト実験により検出器の線形性を評価し、実験に支障がなかったことを確認した。さらに、エネルギー較正の精度を向上させた。また、ビームの合計流量が増えるにつれガンマ線検出器の応答が変化することがわかったため、これを補正し全データの解析を行った。
全データを用いて、炭素原子核の巨大共鳴状態から放出されるガンマ線のエネルギースペクトルを、励起エネルギーを2MeVで区切って得た。そして放出率を絶対値として誤差約20%で求めた。その結果、放出率は励起エネルギーが1核子放出のエネルギー閾値を超えると上がり、多数の核子を放出するエネルギー閾値を超えると次第に下がることがわかった。また原子核の崩壊モデルに基づく理論計算を行い、実験データの振る舞いを再現することができたが、絶対値には違いが見られた。これは実験で得られた励起の量子数(アイソスピン、スピンパリティ)と理論計算に用いた量子数の違いに起因すると考察されるため、今後改良の必要がある。

現在までの達成度 (段落)

28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

28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] Measurement of γ-rays from giant resonances of 16O and 12C with application to supernova neutrino detection (2016)
  • 著者名/発表者名: Iwa Ou et al.
  • 雑誌名: JPS Conference Proceeding 巻: 12
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] 酸素・炭素原子核の巨大共鳴状態から放出されるγ線の測定 (2017)
  • 著者名/発表者名: 王 岩 他
  • 学会等名: 日本物理学会第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学
• [学会発表] 酸素・炭素原子核の巨大共鳴からのγ線測定 (2016)
  • 著者名/発表者名: 王岩、作田誠、山田芳幸、福田大輔、白鬚哲也、小汐由介、森俊彰、民井淳、岩本ちひろ、伊藤健、三浦正季、山本哲也、青井考、井出口栄治、鈴木智和、與曽井優、川畑貴裕、足立智、古野達也、津村美保、村田求基 他
  • 学会等名: 日本物理学会第７１回年次大会
  • 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] γ-rays from giant resonances of 16O and 12C with application to supernova neutrino detection (2015)
  • 著者名/発表者名: I. Ou, M. Sakuda, Y. Yamada, T. Shirahige, D. Fukuda, Y. Koshio, T. Yano, T. Mori, A. Tamii, N. Aoi, M. Yosoi, E. Ideguchi, T. Suzuki, C. Iwamoto, T. Ito, 
 M. Miura, T. Yamamoto,
 T. Kawabata, S. Adachi, T. Furuno, M. Tsumura, M.Murata et al.
  • 学会等名: NuInt15
  • 発表場所: 大阪大学(大阪府吹田市)
  • 年月日: 2015-11-16
  • 国際学会
• [学会発表] 酸素・炭素原子核の巨大共鳴からのγ線測定 ~実験データ解析~ (2015)
  • 著者名/発表者名: 王岩、作田誠、山田芳幸、福田大輔、白鬚哲也、小汐由介、森俊彰、民井淳、岩本ちひろ、伊藤健、三浦正季、山本哲也、青井考、井出口栄治、鈴木智和、與曽井優、川畑貴裕、足立智、古野達也、津村美保、村田求基 他
  • 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
• [学会発表] Measurement of γ-rays from 
giant resonances of 12C and 16O
in relation to supernova neutrino detection (2015)
  • 著者名/発表者名: I. Ou, M. Sakuda, Y. Yamada, T. Shirahige, D. Fukuda, Y. Koshio, T. Yano, T. Mori, A. Tamii, N. Aoi, M. Yosoi, E. Ideguchi, T. Suzuki, C. Iwamoto, T. Ito, 
 M. Miura, T. Yamamoto,
 T. Kawabata, S. Adachi, T. Furuno, M. Tsumura, M.Murata et al.
  • 学会等名: OMEG2015
  • 発表場所: 北京(中国)
  • 年月日: 2015-06-24
  • 国際学会