超流動ヘリウム表面における放射性イオンと原子の挙動

• 研究課題/領域番号: 17540269
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 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: 大阪大学 (2007); 大阪学院大学 (2005-2006)
• 研究代表者: 高橋 憲明 大阪大学, 核物理研究センター, 協同研究員 (10028152)
• 研究分担者: 下田 正 大阪大学, 大学院・理学研究科, 教授 (70135656)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2007
• 研究課題ステータス: 完了 (2007年度)
• 配分額: 3,410千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 210千円); 2007年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2006年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円); 2005年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
• キーワード: 超流動ヘリウム / 不純物イオン / スノーボール / 輸送現象 / 表面 / ポテンシャル障壁 / 引き出し / 放射線検出法 / 第2音波法 / 放射線核ビーム / 放射性核ビーム

研究概要

原子核,天体核物理学分野および凝縮系物理学における新しい実験方法として,超流動ヘリウム中と表面における放射性イオンと原子の挙動の研究を行った.多彩な重イオン反応の生成核の核分光研究のための新しい捕集体として,超流動ヘリウムを提案し,正イオンの創るスノーボール中で核スピンを制御しつつ反応生成核の核分光研究をする実験技術の基礎を築いた.放射性核ビームを超流動ヘリウム中に導入し,イオン表面から取出すと,極冷(零エネルギー)放射性イオン線,または原子線が得られる.研究成果は,以下のとおりである..
核反応で生成した放射性イオンの超流動ヘリウム中での分離と搬送,表面のポテンシアル障壁の測定などを行い,イオンを超流動ヘリウム液相表面から,蒸気相中に取り出し,零エネルギーの超冷放射性イオン線生成の新しい方法の基を試みた.正イオンの表面からの取り出しには電場と第2音波の併用が効果的であることを示した.過度の第2音波強度はヘリウムの温度上昇のためイオンの移動を妨げ,取り出し効率は却って低下する.新たに得た知見は超流動ヘリウム中におけるイオンの存在時間についてである.まだ,十分に定量的ではないが,実験に持ちた線源219Rnの半減期と同程度であることが分かった.次の課題として,低温のヘリウム蒸気中での搬送について,気体が電離される場合について実験に取り組んだ.
なお,研究は,大阪のほか,オランダKVI.ドイツGSI,フィンランド・イワスキラ大学で行った.

研究成果

• [雑誌論文] Cryogenic Helium as Stopping Media fpr High-Energy Ions, (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Purushothaman
  • 雑誌名: (印刷中)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cryogenic Helium as Stopping Media fpr High-Energy Ions (2008)
  • 著者名/発表者名: S., Purushothaman, P., Dendooven, I., Moore, H., Penttila, J., Ronkainen, A., Saastamoinen, J., Aysto, K., Perajavi, N., Takahashi, K., Gloos
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research (in press)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Electron Capture Cross-sections between 3He^+ Ion and Rubidium Vapor in the Energy Range 1.0-19 keV (2006)
  • 著者名/発表者名: M. Tanaka
  • 雑誌名: A568
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] A New Measurement of the Astrophysical 8Li(a,n)^<11>B Reaction, (2006)
  • 著者名/発表者名: H.Ishikawa
  • 雑誌名: B640
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Radioactive Ions and Atoms in Superfluid Helium (2006)
  • 著者名/発表者名: P. Dendooven
  • 雑誌名: AIP Conf. Ser. 831
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Measurement of a Long Electronic Spin Relaxation Time of Cesium Atoms in Superfluid Helium, (2006)
  • 著者名/発表者名: T. Furukawa
  • 雑誌名: Physical Review Letters 96
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electron Capture Cross-sections between ^3He+ Ion and Rubidium Vapor in the Energy Range 1.0-19 keV (2006)
  • 著者名/発表者名: M., Tanaka, Y., Takahashi, T., Shimoda, T., Furukawa, M., Yosoi, K., Takahis, N., Shimakura, S., Yasui
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 568 ページ: 543-547
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] A New Measurement of the Astrophysical ^8Li(a,n)^<11> B Reaction (2006)
  • 著者名/発表者名: H., Ishiyama, T., Hashimoto, T., Ishikawa, Y.X., Watanabe, S.K., Das, H., Miyatake, Y., Mizoi, T., Fukuda, It-H., Tanaka, Y., Fuchi, N., Yoshikawa, S.C., Jeong, T., Nomura, I., Katayama, S., Mitsuoka, K., Nishio, M., Matsuda, P.K., Saha, S., Ichikawa, H., Ikezoe, T., Furukawa, H., Izumi, T., Shimoda, K., Nakai
  • 雑誌名: Physics Letters B 640 ページ: 82-85
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Radioactive Ions and Atoms in Superfluid Helium (2006)
  • 著者名/発表者名: P., Dendooven, I., Moore, H., Penttila, J., Ronkainen, A., Saastamoinen, J., Aysto, K., Perajavi, N., Takahashi, K., Gloos
  • 雑誌名: AIP Conf. Ser 831 ページ: 439-442
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Measurement of a Long Electronic Spin Relaxation Time of Cesium Atoms in Superfluid Helium (2006)
  • 著者名/発表者名: T., Furukawa, Y., Matsuo, A., Hatakeyama, Y., Fukuyama, T., Kobayashi, H., Izumi, T., Shimoda
  • 雑誌名: Physical Review Letters 96, 095301-1-4
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Radioactive Ions and Atoms in Superfluid Helium (2006)
  • 著者名/発表者名: P.Dendooven, N.Takahashi
  • 雑誌名: AIP Conf. Ser 831 ページ: 439-439
• [雑誌論文] A new measurement of the astrophysical ^8Li (α, n)^<11>B reaction (2006)
  • 著者名/発表者名: H.Ishiyama, T.Shimoda
  • 雑誌名: Phys. Lett. B 640 ページ: 82-82
• [雑誌論文] Measurement of a Long Electronic Spin Relaxation Time of Cesium Atoms in Supeefluid Helium (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Furukawa, T.Shimoda
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 96 ページ: 95301-1
• [雑誌論文] Study of^<11>Be Structure through β-Delayed Decays from Polarized 11Li, (2005)
  • 著者名/発表者名: Y. Hirayama
  • 雑誌名: Physics Letters B611
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Study of ^<11>Be Structure through 6-Delayed Decays from Polarized ^<11>Li (2005)
  • 著者名/発表者名: Y., Hirayama, T., Shimoda, H., Izumi, A., Hatakeyama, K.R., Jackson, C.D.P., Levy, H., Miyatake, M., Yagi, H., Yano
  • 雑誌名: Physics Letters B 611 ページ: 239-247
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Study of 11Be structure through beta-delayed decays from polarized 11Li (2005)
  • 著者名/発表者名: Hirayama, et al.
  • 雑誌名: Physics Letters B611 ページ: 239-247
• [学会発表] Cryogenic helium as stopping medium for high energy ions, (2007)
  • 著者名/発表者名: S. Purushothaman
  • 学会等名: EMIS 2007
  • 発表場所: Deauville, France
  • 年月日: 2007-06-27
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Cryogenic helium as stopping medium for high energy ions (2007)
  • 著者名/発表者名: S., Purushothaman, P., Dendooven, I., Moore, H., Penttila, J., Ronkainen, A., Saastamoinen, J., Aysto, K., Perajavi, N., Takahashi, K., Gloos
  • 学会等名: EMIS 2007
  • 発表場所: Deauville, France
  • 年月日: 2007-06-27
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] Cryogenic helium as stopping medium for high-energy ions (2007)
  • 著者名/発表者名: Purushothaman, Siva
  • 学会等名: EMIS 2007
  • 発表場所: Deauville, France
  • 年月日: 2007-06-27
• [学会発表] Superfluid helium and cryogenic noble gases as stopping media forion catchers (2006)
  • 著者名/発表者名: P. Dendooven
  • 学会等名: ALMAS-1
  • 発表場所: Darmstadt, Germany
  • 年月日: 2006-10-19
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Superfluid helium and cryogenic noble gases as stopping media for ion catchers (2006)
  • 著者名/発表者名: P., Dendooven, S., Purusgothaman, A., Saastamoinen, T., Sonoda, I., moore, J., Aysto, H., Pentti, P., Ronkanen, K., Gloos, N., Takahashi, Ch., Scheidenberger, W. Plass
  • 学会等名: ALMAS-1
  • 発表場所: Darmstadt, Germany
  • 年月日: 2006-10-19
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より