原子核のスピン分布制御という新手法を用いた中性子超過剰核の構造の研究

• 研究課題/領域番号: 16J05919
• 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: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 西畑 洸希 国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器科学研究センター, 特別研究員(PD)
• 研究期間 (年度): 2016-04-22 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 不安定原子核

研究実績の概要

本研究は中性子数（もしくは陽子数）が陽子数(中性子数)に比べて極端に多い中性子(陽子)過剰不安定原子核構造はどのようになっているか、という原子核物理学の重要課題の一つとなっている。その中でも中性子数20付近の中性子過剰な原子核の構造はその特異な構造から非常に注目を集めている原子核領域である。本研究では、中性子過剰なNe同位体の基底状態について基本的な物理学量である電磁気モーメントを測定することで、基底状態の単一粒子状態や変形について系統的なデータを取得し、中性子数20領域の詳細な原子核構造を議論することを目的とする。
本研究では中性子過剰なNeの電磁気モーメントを測定するために、ベータNMRと空間的にスピンをある方向に偏らせた(スピン偏極した)不安定核ビームを組み合わせるという新たな手法を考案し、そのために必要な開発研究を行った。希ガスであるNeでのベータNMRに利用可能な停止素材のデータは非常に少なく、この研究には、まずNeを用いてベータNMRが可能な単結晶素材を探す必要がある。そのために、昨年度理化学研究所の不安定原子核生成装置RIPSを用いて実験を行った。その結果について本年度詳細な解析を行い、ZnOがNeのベータNMRに非常に有効であると新たに分かった。本年度は、その結果について解析を行い、論文としてまとめている。
加えて、本年度は実施できなかったがスピン整列ビームを用いての原理実証実験も放射線医学総合研究所のHIMACにて計画しており、本年度はその準備も行った。この実験は、理化学研究所RIBFで計画している中性子過剰なNeの本実験と同じシステムを用いるため、その測定システムの構築も本年度行った。

現在までの達成度 (段落)

平成30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

平成30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] Structure of Mg31: Shape coexistence revealed by β-γ spectroscopy with spin-polarized Na31 (2019)
  • 著者名/発表者名: Nishibata H.、Kanaya S.、Shimoda T.、Odahara A.、Morimoto S.、Yagi A.、Kanaoka H.、Pearson M. R.、Levy C. D. P.、Kimura M.、Tsunoda N.、Otsuka T.
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 99 号: 2 ページ: 024322-024322
  • DOI: 10.1103/physrevc.99.024322
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Identification of New Neutron-Rich Isotopes in the Rare-Earth Region Produced by 345 MeV/nucleon 238U (2018)
  • 著者名/発表者名: N.Fukuda, T.Kubo, D.Kameda, N.Inabe, H.Suzuki, Y.Shimizu, H.Takeda, K.Kusaka, Y.Yanagisawa, M.Ohtake, H. Nishibata 他
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 87 号: 1 ページ: 014202-014202
  • DOI: 10.7566/jpsj.87.014202
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Observation of New Neutron-rich Isotopes among Fission Fragments from In-flight Fission of 345 MeV/nucleon 238U: Search for New Isotopes Conducted Concurrently with Decay Measurement Campaigns (2018)
  • 著者名/発表者名: Shimizu Yohei、et al.
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 87 号: 1 ページ: 014203-014203
  • DOI: 10.7566/jpsj.87.014203
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Isomer-delayed γ-ray spectroscopy of A=159-164 midshell nuclei and the variation of K-forbidden E1 transition hindrance factors (2017)
  • 著者名/発表者名: Patel Z.、et al.
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 96 号: 3 ページ: 034305-034305
  • DOI: 10.1103/physrevc.96.034305
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Observation of a γ -decaying millisecond isomeric state in 128 Cd 80 (2017)
  • 著者名/発表者名: Jungclaus A.、et al.
  • 雑誌名: Physics Letters B 巻: 772 ページ: 483-488
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2017.07.006
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Observation of new neutron-rich Mn, Fe, Co, Ni, and Cu isotopes in the vicinity of Ni78 (2017)
  • 著者名/発表者名: Sumikama T.、et al.
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 95 号: 5 ページ: 051601-051601
  • DOI: 10.1103/physrevc.95.051601
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Shell Evolution towards Ni78: Low-Lying States in Cu77 (2017)
  • 著者名/発表者名: Sahin E.、et al.
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 118 号: 24 ページ: 242502-242502
  • DOI: 10.1103/physrevlett.118.242502
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] β-decay scheme of Te140 to I140: Suppression of Gamow-Teller transitions between the neutron h9/2 and proton h11/2 partner orbitals (2017)
  • 著者名/発表者名: Moon B.、et al.
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 96 号: 1 ページ: 014325-014325
  • DOI: 10.1103/physrevc.96.014325
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Nuclear structure and b-decay schemes for Te nuclides beyond N = 82 (2017)
  • 著者名/発表者名: B. Moon, ..., S. Nishimura et al.
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 95 号: 4 ページ: 044322-044322
  • DOI: 10.1103/physrevc.95.044322
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Shape coexistence in the N=19 neutron-rich nucleus 31Mg explored by β-γ spectroscopy of spin-polarized 31Na (2017)
  • 著者名/発表者名: H.Nishibata, T.Shimoda, A.Odahara, S.Morimoto, S.Kanaya, A.Yagi, H.Kanaoka, M.R.Pearson, C.D.P.Levy, M.Kimura
  • 雑誌名: Physics Letters 巻: B767 ページ: 81-85
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2017.01.049
  • 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] beta-Decay Half-Lives of Neutron-Rich Cs-55 to Ho-67: Experimental Feedback and Evaluation of the r-Process Rare-Earth Peak Formation (2017)
  • 著者名/発表者名: J. Wu, H. Baba, T. Isobe, et al.
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 118 号: 7 ページ: 072701-072701
  • DOI: 10.1103/physrevlett.118.072701
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The role of core excitations in the structure and decay of the 16+ spin-gap isomer in 96Cd (2017)
  • 著者名/発表者名: P.J.Davies, H.Grawe, K.Moschner, A.Blazhev, R.Wadsworth, P.Boutachkov, F.Ameil, A.Yagi, H.Baba, T.Back, M.Dewald, P.Doornenbal, T.Faestermann, A.Gengelbach, J.Gerl, R.Gernhaeuser, S.Go, M.Gorska, E.Gregor. H. Nishibata 他
  • 雑誌名: Phys. Lett. B 巻: 767 ページ: 474-479
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] New K isomers in the neutron-rich N=100 isotones 162Sm, 163Eu, and 164Gd (2017)
  • 著者名/発表者名: R. Yokoyama, H. Baba, K. Ieki, et al.
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 95 号: 3 ページ: 034313-034313
  • DOI: 10.1103/physrevc.95.034313
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Large-scale shell model study of the newly found isomer in 136La (2016)
  • 著者名/発表者名: E.Teruya, N.Yoshinaga, K.Higashiyama, H.Nishibata, A.Odahara, T.Shimoda
  • 雑誌名: Phys. Rev. C 巻: 94 号: 1 ページ: 014317-014317
  • DOI: 10.1103/physrevc.94.014317
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Proton-hole and core-excited states in the semi-magic nucleus In-131(82) (2016)
  • 著者名/発表者名: J. Taprogge, H. Baba, T. Isobe, et al.
  • 雑誌名: European Physical Journal A 巻: 52 号: 11 ページ: 347-347
  • DOI: 10.1140/epja/i2016-16347-y
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] First Results on the Excited States in 77Cu (2016)
  • 著者名/発表者名: E.Sahin, F.L.Bello Garrote, A.Gorgen, G.de Angelis, M.Niikura, S.Nishimura, D.Mengoni, Z.Xu, H.Baba, F.Browne, P.Doornenbal, S.Franchoo, G.Guillaume, T.Isobe, P.R.John, H.S.Jung, K.K.Hadynska-Klek, Z.Li, G.Lorusso, H. Nishibata 他
  • 雑誌名: Acta Phys. Pol. B 巻: 47 号: 3 ページ: 889-895
  • DOI: 10.5506/aphyspolb.47.889
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Magnetic moment of the 13/2+ isomeric state in 69Cu: Spin alignment in the one-nucleon removal reaction (2016)
  • 著者名/発表者名: A.Kusoglu, G.Georgiev, C.Sotty, D.L.Balabanski, A.Goasduff, Y.Ishii, Y.Abe, K.Asahi, M.Bostan, R.Chevrier, M.Chikamori, J.M.Daugas, T.Furukawa, H.Nishibata, Y.Ichikawa, Y.Ishibashi, R.Lozeva, H.Miyatake, D.Nagae, T.Nanao 他
  • 雑誌名: Phys. Rev. C 巻: 93 号: 5
  • DOI: 10.1103/physrevc.93.054313
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] beta decay of semi-magic Cd-130: Revision and extension of the level scheme of In-130 (2016)
  • 著者名/発表者名: A. Jungclaus, H. Baba, T. Isobe, et al.
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 94 号: 2 ページ: 024303-024303
  • DOI: 10.1103/physrevc.94.024303
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] First observation of γ rays emitted from excited states south-east of 132Sn: The π g-9/2 x νf7/2 multiplet of 132In83 (2016)
  • 著者名/発表者名: A. Jungclaus, ..., S. Nishimura et al.
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 93 号: 4 ページ: 041301-041301
  • DOI: 10.1103/physrevc.93.041301
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] μs isomers of Nd-158,Nd-160 (2016)
  • 著者名/発表者名: E. Ideguchi, H. Baba, T. Isobe, et al.
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 94 号: 6 ページ: 064322-064322
  • DOI: 10.1103/physrevc.94.064322
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] 偏極Naビームで探る中性子過剰原子核30Mg, 31Mgの多様な原子核構造 (2019)
  • 著者名/発表者名: 西畑 洸希
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 招待講演
• [学会発表] Structure of neutron-rich 31Mg by β-decay spectroscopy of spin-polarized 31Na (2019)
  • 著者名/発表者名: H. Nishibata
  • 学会等名: 5th Joint Meeting of the APS Division of Nuclear Physics and the Physical Society of Japan
  • 国際学会
• [学会発表] Shape coexistence in 31Mg revealed by b-g and b-g-n spectroscopy with spin-polarized 31Na (2018)
  • 著者名/発表者名: H. Nishibata
  • 学会等名: The IX International Symposium on Exotic Nuclei (EXON2018)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] スピン偏極 スピン偏極 スピン偏極 スピン偏極 23Ne ビームを用いた単結晶電場勾配測定 (2017)
  • 著者名/発表者名: 西畑 洸希
  • 学会等名: 日本物理学会
• [学会発表] Shape coexistence in neutron-rich 31Mg investigated by beta-gamma spectroscopy of spin-polarized 31Na (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Nishibata
  • 学会等名: The third International Conference on Advances in Radioactive Isotope Science, ARIS2017
  • 国際学会
• [学会発表] Various structures of the neutron-rich nucleus 31Mg investigated by beta-gamma spectroscopy of spin-polarized 31Na (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Nishibata
  • 学会等名: SPIN2016
  • 発表場所: Illinois, America
  • 年月日: 2016-09-25
  • 招待講演
• [学会発表] Various Structure In Neutron-rich 31Mg Studied By Using Spin-polarized 31Na Beam (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Nishibata
  • 学会等名: INPC2016
  • 発表場所: Adelaide, Australia
  • 年月日: 2016-09-11