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星のr過程元素合成における元素生成量に対する核分裂の影響

研究課題

研究課題/領域番号 18K03631
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分15010:素粒子、原子核、宇宙線および宇宙物理に関連する理論
研究機関国立研究開発法人日本原子力研究開発機構

研究代表者

小浦 寛之  国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, 室長 (50391264)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2018年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワード原子核崩壊 / β崩壊 / 核分裂 / r過程元素合成 / 超重核 / 原子核の存在限界
研究成果の概要

本研究では、元素の起源の解明のために、爆発的天体現象における速中性子捕獲反応過程(r過程)における、核分裂に関連した理論計算を行った。核図表上の大域的な計算を小浦-橘-宇野-山田(KTUY)原子核質量模型を用いて行い、特に重要と思われるベータ崩壊遅延核分裂割合について計算を行った。その結果、超重核領域の閉殻構造の出現に伴い、ベータ崩壊遅延核分裂割合がその影響を受け、主に3つの領域に有意な核分裂確率を持つ原子核群が存在し、一方で、2重閉殻原子核[126]-354を中心とした領域ではベータ崩壊遅発核分裂が抑制される核種領域が存在することが分かった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

我々の身の回りに存在する元素は宇宙の始まりから全てあったわけではなく、138億年の時を経て作られていった。その成り立ちは決して自明ではなく、原子物理、原子核物理、天体物理、宇宙物理の進展のなかで明らかになっていったのである。その観点で見ると、本課題の爆発的天体環境下で起こるとされた元素合成(r過程と呼ぶ)はそれに関わる原子核のほとんどが実験的に未知であり、その解明は「我々はどのようにして存在したのか」という問いに大きく迫るものである。
本課題は「超重核」で重要とされている核分裂現象がr過程でも有意に影響を及ぼすことを示したものであり、両研究を結びつける意義のある研究成果である。

報告書

(5件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2022 2021 2019

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 3件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 2件、 招待講演 3件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Ground-state β-decay spectroscopy of Ta-1872022

    • 著者名/発表者名
      Mukai M.、Hirayama Y.、Watanabe Y. X.、Watanabe H.、Koura H.、Jeong S. C.、Miyatake H.、Brunet M.、Ishizawa S.、Kondev F. G.、Lane G. J.、Litvinov Yu. A.、Niwase T.、Oyaizu M.、Podolyak Zs.、Rosenbusch M.、Schury P.、Wada M.、Walker P. M.
    • 雑誌名

      Physical Review C

      巻: 105 号: 3 ページ: 034331-034331

    • DOI

      10.1103/physrevc.105.034331

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Masses of exotic nuclei2021

    • 著者名/発表者名
      Yamaguchi T.、Koura H.、Litvinov Yu.A.、Wang M.
    • 雑誌名

      Progress in Particle and Nuclear Physics

      巻: 120 ページ: 103882-103882

    • DOI

      10.1016/j.ppnp.2021.103882

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] First high-precision direct determination of the atomic mass of a superheavy nuclide2021

    • 著者名/発表者名
      Schury P.、Niwase T.、Wada M.、Brionnet P.、Chen S.、Hashimoto T.、Haba H.、Hirayama Y.、Hou D. S.、Iimura S.、Ishiyama H.、Ishizawa S.、Ito Y.、Kaji D.、Kimura S.、Koura H.、Liu J. J.、Miyatake H.、Moon J.-Y.、Morimoto K.、Morita K.、Nagae D.、Rosenbusch M.、Takamine A.、Watanabe Y. X.、Wollnik H.、Xian W.、Yan S. X.
    • 雑誌名

      Physical Review C

      巻: 104 号: 2

    • DOI

      10.1103/physrevc.104.l021304

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Analysis of nuclear structure in the nuclear chart and improvement to the gross theory of β decay2019

    • 著者名/発表者名
      Fumitaka Endo and Hiroyuki Koura
    • 雑誌名

      Physical Review C

      巻: 99

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 原子核質量から見た原子核の大域的な性質とr過程元素合成2019

    • 著者名/発表者名
      小浦寛之
    • 学会等名
      原子核物理でつむぐrプロセス(京都大学基礎物理学研究所)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Global properties of nuclei in the nuclear chart relevant to r-process nucleosynthesis2019

    • 著者名/発表者名
      H. Koura
    • 学会等名
      The international workshop on nuclear physics for astrophysical phenomena ( Tokyo Tech, 23-25)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 超重核領域における核分裂が主要となる領域の分布2019

    • 著者名/発表者名
      小浦寛之、遠藤史隆
    • 学会等名
      日本物理学会2019年秋季大会(山形大学)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Systematical calculation of probabilities of beta-delayed neutron emission and fission in the entire region of nuclear chart2019

    • 著者名/発表者名
      H. Koura and F. Endo
    • 学会等名
      The 2019 Symposium on Nuclear Data, Nov. 27-28, 2019, Fukuoka, Kyushu
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Effect of fission process in the super- and super-heavy nuclei to the r-process nucleosynthesis2019

    • 著者名/発表者名
      H. Koura and F. Endo
    • 学会等名
      The fourth International Symposium on Superheavy elements (SHE2019) , Dec. 1-5, 2019, Hakone, Kanagawa
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 中性子過剰な重・超重核領域におけるβ崩壊の禁止遷移の役割2019

    • 著者名/発表者名
      小浦寛之、遠藤史隆
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 原子核質量と r 過程元素合成2019

    • 著者名/発表者名
      小浦寛之
    • 学会等名
      核データと重元素合成を中心とする宇宙核物理研究会(宇宙核物理連絡協議会・北大主催)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [図書] ニホニウム2021

    • 著者名/発表者名
      須藤 彰三、岡 真、小浦 寛之
    • 総ページ数
      266
    • 出版者
      共立出版
    • ISBN
      9784320035447
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-01-30  

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