中性子過剰核における新奇手法を用いた構造解明

• 研究課題/領域番号: 18K13574
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分15020:素粒子、原子核、宇宙線および宇宙物理に関連する実験
• 研究機関: 九州大学 (2019-2020); 国立研究開発法人理化学研究所 (2018)
• 研究代表者: 西畑 洸希 九州大学, 理学研究院, 助教 (00782004)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2018年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
• キーワード: 不安定原子核

研究成果の概要

本研究は中性子が極端に多い(中性子過剰)原子核の構造を詳細に調べることを目的としている。近年加速器技術の発展で中性子過剰原子核が大強度で生成可能となった一方で、構造の議論に不可欠な励起状態のスピンを決定する有効手法が限られたままであった。本研究では、スピンがある方向に揃った(スピン偏極した)原子核から放出されるベータ線放出の空間的異方性を用いる手法によりこの問題にアプローチする。その第一段階として、中性子過剰原子核のスピン偏極を生成する新手法の提案・その実証実験を行い、その有効性を確かめた。以上より、スピン偏極核を用いた中性子過剰核研究の準備が整った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は安定核から遠く離れた中性子が極端に多い原子核を研究することを目的としている。中性子過剰核の構造は、原子核の構造自体の興味の他にも宇宙における爆発的元素合成過程の研究においても重要である。この構造解明のために、スピン偏極した原子核のベータ崩壊を用いるという独自な方法でアプローチしている。その第一段階として、中性子過剰核の新たなスピン偏極生成法の開発を行い、実証実験においてその有効性が確かめられた。本手法の確立によって、中性子過剰核研究の発展が期待できる。加えて、スピン偏極原子核は核磁気共鳴法に利用できるため、他研究分野への応用も期待できる。

研究成果

• [国際共同研究] TRIUMF(カナダ)
• [国際共同研究] TRIUMF(カナダ)
• [雑誌論文] Structure of the neutron-rich nucleus Mg30 (2020)
  • 著者名/発表者名: Nishibata H.、Tajiri K.、Shimoda T.、Odahara A.、Morimoto S.、Kanaya 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: 102 号: 5 ページ: 1-14
  • DOI: 10.1103/physrevc.102.054327
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [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
• [学会発表] Structure of neutron-rich Al investigated by spin-polarized Mg (2020)
  • 著者名/発表者名: Y. Hamano, H. Nishibata, T. Wakasa, A. Odahara, T. Shimoda, D. Maejima, Y. Okami, Y. Otani, S. Iimura, S. Kanaya, A. Hatakeyama, K.Asakawa, N.Sekiguchi, Y.Hirayama, C.D.P Levy, M.R. Pearson, J.Lassen, R. Li
  • 学会等名: the International symposium on Clustering as a Window on the Hierarchical Structure of Quantum Systems (CLUSHIQ2020)
  • 国際学会
• [学会発表] スピン偏極Mgのベータ崩壊を用いた中性子過剰なAl同位体の構造研究 (2020)
  • 著者名/発表者名: 西畑洸希, 浜野友哉, 小田原厚子, 下田正, 前島大樹, 大上能弘, 大谷優里花, 金谷晋之介, 飯村俊, 関口直太, 浅川寛太, 畠山温, 平山賀一, 若狭智嗣, C.D.P Levy, M.R. Pearson, J. Lassen, R. Li
  • 学会等名: 日本物理学会 第75回年次大会
• [学会発表] スピン偏極Mgビームを用いた中性子過剰Alの構造研究 (2019)
  • 著者名/発表者名: 濵野友哉, 西畑洸希, 小田原厚子, 下田正, 前島大樹, 大上能弘, 大谷優里花, 飯村俊, 金谷 晋之介, 畠山温, 浅川寛太, 関口直太, 平山賀一, 若狭智嗣, C.D.P. Levy, M.R. Pearson, J. Lassen, R. Li
  • 学会等名: 第125回日本物理学会九州支部例会
• [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 (2018)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Nishibata , Shinnosuke Kanaya , Tadashi Shimoda , Atsuko Odahara , Shota Morimoto , Ayumi Yagi , Hiroshi Kanaoka , Matthew Pearson , Phil Levy , Masaaki Kimura , Naofumi Tsunoda , Takaharu Otsuka
  • 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, S. Kanaya, T. Shimoda, A. Odahara, S. Morimoto, A. Yagi, H. Kanaoka, M. R. Pearson, C. D. P. Levy, M. Kimura, N. Tsunoda, and T. Otsuka
  • 学会等名: The IX International Symposium on Exotic Nuclei (EXON2018)
  • 国際学会 / 招待講演