短寿命励起状態の核磁気モーメント精密測定による中性子過剰核の殻構造変容機構の解明

• 研究課題/領域番号: 17H02893
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 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
• 研究代表者: 井手口 栄治 大阪大学, 核物理研究センター, 准教授 (80360494)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 19,370千円 (直接経費: 14,900千円、間接経費: 4,470千円); 2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2019年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円); 2018年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2017年度: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円)
• キーワード: 殻構造 / 不安定核 / 魔法数 / 磁気モーメント / 非弾性散乱 / ガンマ線核分光 / 荷電粒子検出器 / ゲルマニウム検出器 / 実験核物理

研究成果の概要

本研究は中性子過剰核での殻構造変容の起源解明を目的としている。そのために殻構造の微視的構造を直接反映する物理量である不安定核の磁気モーメント測定法を開発し、ガンマ線検出器や新たに開発する実験装置により多様な原子核で核分光実験を実施し、系統的な研究から変容メカニズム解明を目指すものである。広い原子核領域で殻構造の変容を明らかにするため、質量数40、130、250領域を対象に励起準位構造、磁気モーメント、電気単極子モーメントのデータを取得することが出来た。新たな磁気モーメント測定法実現のため標的-アブソーバー位置可変プランジャー装置と散乱粒子測定用の荷電粒子検出器の開発を行い、装置を完成させた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

殻構造は原子核に安定性をもたらすものであり、宇宙でのｒ過程元素合成での中性子捕獲断面積に影響を与えるため、その変容は元素合成経路を変化させうる。本研究により、軽質量領域からアクチノイド領域に至る様々な質量数領域での殻構造変容に関するデータを取得することができた。これは元素合成過程の理解に寄与するものと期待される。更に不安定核の魔法数の破れに密接に関連した原子核の変形共存現象の研究を進めることができた。特に40Ca原子核では3つの異なる変形状態が共存し、状態間の干渉効果があることを発見した。これは変形共存現象の理解を進める上で新たな側面を与えるものとなった。

研究成果

• [国際共同研究] Tata Institute of Fundamental Research(インド)
• [国際共同研究] Australian National University(オーストラリア)
• [国際共同研究] Argonne National Laboratory/Lawrence Berkeley National Laboratory/Oak Ridge National Laboratory(米国)
• [国際共同研究] Institute of Modern Physics(中国)
• [国際共同研究] Institute of Modern Physics(中国)
• [国際共同研究] Tata Institute of Fundamental Research(インド)
• [国際共同研究] Australian National University(オーストラリア)
• [国際共同研究] Tata Institute of Fundamental Research(インド)
• [国際共同研究] Australian National University(オーストラリア)
• [国際共同研究] Argonne National Laboratory/Lawrence Berkeley National Laboratory(米国)
• [国際共同研究] Institute of Modern Physics(中国)
• [国際共同研究] Tata Institute of Fundamental Research(インド)
• [国際共同研究] Australian National University(オーストラリア)
• [国際共同研究] Argonne National Laboratory/Lawrence Berkeley National Laboratory(米国)
• [国際共同研究] Institute of Modern Physics(中国)
• [国際共同研究] Tata Institute of Fundamental Research(インド)
• [国際共同研究] Australian National University(オーストラリア)
• [国際共同研究] Argonne National Laboratory/Lawrence Berkeley National Laboratory(米国)
• [国際共同研究] Institute of Modern Physics(中国)
• [雑誌論文] Experimental investigation of high-spin states in 90Zr (2022)
  • 著者名/発表者名: Dey P.、Negi D.、Palit R.、Srivastava P. C.、Laskar Md. S. R.、Das B.、Babra F. S.、Bhattacharya S.、Das Biswajit、Devi K. Rojeeta、Gala R.、Garg U.、Ghugre S. S.、Ideguchi E.、et al.
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 105 号: 4
  • DOI: 10.1103/physrevc.105.044307
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Electric Monopole Transition from the Superdeformed Band in 40Ca (2022)
  • 著者名/発表者名: Ideguchi E.、Kibedi T.、Dowie J.T.H.、Hoang T.H.、Kumar Raju M.、Aoi N.、Mitchell A.J.、Stuchbery A.E.、Shimizu N.、Utsuno Y.、Akber A.、Bignell L.J.、Coombes B.J.、Eriksen T.K.、Gray T.J.、Lane G.J.、McCormick B.P.
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 128 号: 25
  • DOI: 10.1103/physrevlett.128.252501
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] New K isomers in 248Cf (2022)
  • 著者名/発表者名: Orlandi R.、Makii H.、Nishio K.、Hirose K.、Asai M.、Tsukada K.、Sato T. K.、Ito Y.、Suzaki F.、Nagame Y.、Andreyev A. N.、Ideguchi E.、Aoi N.、Pham T. T.、Yan S. Q.、Shen Y. P.、Gao B.、Li G.
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 106 号: 6
  • DOI: 10.1103/physrevc.106.064301
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Enhanced B(E3) strength observed in 137La (2021)
  • 著者名/発表者名: Laskar Md. S. R.、Palit R.、Ideguchi E.、Inakura T.、Mishra S. N.、Babra F. S.、Bhattacharya S.、Choudhury D.、Das Biswajit、Das B.、Dey P.、Garg U.、Jain A. K.、Kundu A.、Kumar D.、Negi D.、Pancholi S. C.、Rajbanshi S.、Sihotra S.
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 104 号: 1
  • DOI: 10.1103/physrevc.104.l011301
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] New lifetime measurement for the 21+ level in Sn 112 by the Doppler-shift attenuation method (2021)
  • 著者名/発表者名: Kundu A.、Laskar Md. S. R.、Palit R.、Raut R.、Santra S.、Shimizu N.、Togashi T.、Ideguchi E.、et. al.
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 103 号: 3
  • DOI: 10.1103/physrevc.103.034315
• [雑誌論文] Improved precision on the experimental E0 decay branching ratio of the Hoyle state (2020)
  • 著者名/発表者名: Eriksen T. K.、Kibe'di T.、Reed M. W.、Stuchbery A. E.、et. al.
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 102 号: 2
  • DOI: 10.1103/physrevc.102.024320
• [雑誌論文] Evidence for shape coexistence and superdeformation in 24Mg (2020)
  • 著者名/発表者名: Dowie J.T.H.、Kibe'di T.、Jenkins D.G.、Stuchbery A.E.、Akber A.、Alshammari H.A.、Aoi N.、Avaa A.、Bignell L.J.、Chisapi M.V.、Coombes B.J.、Eriksen T.K.、Gerathy M.S.M.、Gray T.J.、Hoang T.H.、Ideguchi E.、Jones P.、Kumar Raju M.、Lane G.J.、McCormick B.P.、McKie L.J.、Mitchell A.J.、Spinks N.J.、Tee B.P.E.
  • 雑誌名: Physics Letters B 巻: 811 ページ: 135855-135855
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2020.135855
• [雑誌論文] Structure of the 11/2- isomeric state in 133La (2020)
  • 著者名/発表者名: Md. S. R. Laskar, R. Palit, S. N. Mishra, N. Shimizu, Y. Utsuno, E. Ideguchi, U. Garg, S. Biswas, F. S. Babra, R. Gala, C. S. Palshetkar, and Z. Naik
  • 雑誌名: Phys. Rev. C 巻: 101 号: 3 ページ: 034315-034315
  • DOI: 10.1103/physrevc.101.034315
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Evidence for octupole collectivity in 172Pt (2020)
  • 著者名/発表者名: A. Ertoprak, B. Cederwall, et al.
  • 雑誌名: The European Physical Journal A 巻: 56 号: 2
  • DOI: 10.1140/epja/s10050-020-00071-6
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Study of deformed structure in 254Es and 249Cf via Coulomb excitation gamma-ray spectroscopy (2023)
  • 著者名/発表者名: Eiji Ideguchi
  • 学会等名: VI Topical Workshop on Modern Aspects in Nuclear Structure
  • 国際学会
• [学会発表] Shape coexistence and E0 transition from the superdeformed band in 40Ca (2023)
  • 著者名/発表者名: Eiji Ideguchi
  • 学会等名: NUSPEQ2023
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Study of deformed structure in 254Es by Coulomb excitation (2023)
  • 著者名/発表者名: Eiji Ideguchi
  • 学会等名: 4th GOSIA Workshop
  • 国際学会
• [学会発表] Nuclear structure study of 254Es via Coulomb excitation gamma ray spectroscopy (2022)
  • 著者名/発表者名: T.T. Pham, E. Ideguchi, N. Aoi, A. Kohda, R. Orlandi, et. al.
  • 学会等名: 日本物理学会 第77回年次大会（2022年）
• [学会発表] Electric monopole transition from the superdeformed band in 40Ca (2022)
  • 著者名/発表者名: Eiji Ideguchi
  • 学会等名: International Conference on Shapes and Symmetries in Nuclei: from Experiment to Theory (SSNET'22)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 40Caの超変形バンドからのE0遷移 (2022)
  • 著者名/発表者名: 井手口 栄治、T. Kibedi, J.T.H. Dowie, T.H. Hoang, et al.
  • 学会等名: 日本物理学会 2022年秋季大会
• [学会発表] Nuclear structure study of 254Es via Coulomb Excitation Gamma ray Spectroscopy (2021)
  • 著者名/発表者名: T.T. Pham, E. Ideguchi, N. Aoi, A. Kohda, R. Orlandi, et. al.
  • 学会等名: 日本物理学会 2021年秋季大会
• [学会発表] Study of 254 Es by Coulomb Excitation Gamma-Ray Spectroscopy (2021)
  • 著者名/発表者名: T.T. Pham, E. Ideguchi, N. Aoi, A. Kohda, R. Orlandi, et. al.
  • 学会等名: 日本物理学会 第76回年次大会
• [学会発表] Study of 249Cf by Coulomb Excitation Gamma-ray Spectroscopy (2020)
  • 著者名/発表者名: T.T. Pham, R. Yanagihara, E. Ideguchi et. al.
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会
• [学会発表] Electric monopole transition from the superdeformed band in 40Ca (2020)
  • 著者名/発表者名: E. Ideguchi, T. Kibedi, J.T.H. Dowie, T.H. Hoang, M. Kumar Raju, A.A. Akber, L. Bignell, B. Coombes, T.K. Eriksen, M.S.M Gerathy, T.J. Gray, G.J. Lane, B.P. McCormick, A.J. Mitchell, A.E. Stuchbery, N. Shimizu, and Y. Utsuno
  • 学会等名: Vth Topical Workshop on Modern Aspects in Nuclear Structure
  • 国際学会
• [学会発表] クーロン励起による質量数250 領域原子核のガンマ線分光 (2020)
  • 著者名/発表者名: 井手口 栄治
  • 学会等名: 東海・重イオン科学シポジウム ―タンデム加速器成果報告会
  • 招待講演
• [学会発表] 40Caの超変系状態からのE0遷移 (2020)
  • 著者名/発表者名: 井手口栄治, T. Kibedi, J.T.H. Dowie, T.H. Hoang, M. Kumar Raju, A.A. Akber, L. Bignell, B. Coombes, T.K. Eriksen, M.S.M Gerathy, T.J. Gray, G.J. Lane, B.P. McCormick, A.J. Mitchell, A.E. Stuchbery, 清水則孝, 宇都野穣
  • 学会等名: 日本物理学会 第75回年次大会
• [学会発表] Electric monopole transition from the superdeformed band in 40Ca (2019)
  • 著者名/発表者名: E. Ideguchi , T. Kibedi , J. Dowie , T. Hoang , M. Kumar Raju , A. Akber , L. Bignell , B. Coombes , T. Eriksen , M. Gerathy , T. Gray , G. Lane , B. McCormick , A. Mitchell , A. Stuchbery , N. Shimizu , Y. Utsuno
  • 学会等名: International Nuclear Physics Conference 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Shape coexistence in mass 40 region studied via E0 and gamma transitions (2019)
  • 著者名/発表者名: E. Ideguchi , T. Kibedi , J.T.H. Dowie , T.H. Hoang , M. Kumar Raju , A.A. Akber , L. Bignell , B. Coombes , T.K. Eriksen , M.S.M Gerathy , T.J. Gray , G.J. Lane , B.P. McCormick , A.J. Mitchell , A.E. Stuchbery , N. Shimizu , and Y. Utsuno
  • 学会等名: Heavy Ion accelerator Symposium 2019
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Study of A~250 region by Coulomb excitation gamma-ray spectroscopy (2019)
  • 著者名/発表者名: E. Ideguchi, R. Yanagihara, T.T. Pham, R. Orlandi, M. Asai, K. Hirose, Y. Ito, H. Makii, K. Nishio, T. Sato, K. Tsukada, N. Aoi, H.T. Hoang, A. Kohda, M. Kumar Raju, Y. Yamamoto, M. Tanaka, S. Go, R. Wakabayashi
  • 学会等名: The 4th International Symposium on Superheavy Elements (SHE2019)
  • 国際学会
• [学会発表] Nuclear structure studies of 254Es region by Coulomb excitation gamma-ray spectroscopy (2019)
  • 著者名/発表者名: Eiji Ideguchi
  • 学会等名: ASRC International Workshop Sakura-2019 "Nuclear Fission and Structure of Exotic Nuclei"
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Gamma-ray spectroscopy with CAGRA and OEDO (2018)
  • 著者名/発表者名: Eiji Ideguchi
  • 学会等名: International Workshop of OEDO
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Study of deformed structure in mass 40 region using CAGRA gamma-ray spectrometer (2018)
  • 著者名/発表者名: E.Ideguchi, Y.D. Fang, M.P. Carpenter, R. Yokoyama, S. Michimasa, T. Koike, H.J. Ong, Y. Ayyad, S. Noji, N. Aoi, D.T. Tran, A. Inoue, C. Iwamoto, T.H. Hoang, P. Chan, T. Suzuki, A. Tamii, Y. Yamamoto, R. Yanagihara, A. Odahara, S. Kanaya, H. Nishibata, H. Kanaoka, S. Zhu, CAGRA collaboration
  • 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] CAGRA Project at RCNP, Osaka University (2018)
  • 著者名/発表者名: Eiji Ideguchi
  • 学会等名: 5th Joint Meeting of the APS Division of Nuclear Physics and the Physical Society of Japan, Gamma-ray Spectroscopy in Japan and North America: Recent Highlight and Future Opportunities
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Study of shape co-existence in mass A~40 region (2018)
  • 著者名/発表者名: Eiji Ideguchi
  • 学会等名: International Conference on Shapes and Symmetries in Nuclei: from Experiment to Theory (SSNET'18)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] CAGRA Project at RCNP, Osaka University (2018)
  • 著者名/発表者名: 井手口 栄治
  • 学会等名: Frontiers in Gamma Ray Spectroscopy (FIG18)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Study of high-spin states by using energy degraded RI beams (2017)
  • 著者名/発表者名: 井手口 栄治
  • 学会等名: ImPACT-OEDO workshop 2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Investigation of nuclear shapes through Coulomb-excitation reorientation-effect measurements (2017)
  • 著者名/発表者名: M. Kumar Raju
  • 学会等名: DAE-BRNS Symposium on Nuclear Physics
  • 国際学会 / 招待講演