| 研究課題/領域番号 |
19H05604
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| 研究種目 |
基盤研究(S)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
大区分B
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
川畑 貴裕 大阪大学, 大学院理学研究科, 教授 (80359645)
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| 研究分担者 |
久保野 茂 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, 客員主管研究員 (20126048)
伊藤 正俊 東北大学, サイクロトロン・ラジオアイソトープセンター, 教授 (30400435)
松田 洋平 甲南大学, 理工学部, 准教授 (50569043)
秋宗 秀俊 甲南大学, 理工学部, 教授 (60319829)
銭廣 十三 京都大学, 理学研究科, 准教授 (70529057)
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| 研究期間 (年度) |
2019-06-26 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
172,380千円 (直接経費: 132,600千円、間接経費: 39,780千円)
2023年度: 17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2022年度: 18,590千円 (直接経費: 14,300千円、間接経費: 4,290千円)
2021年度: 17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
2020年度: 52,130千円 (直接経費: 40,100千円、間接経費: 12,030千円)
2019年度: 66,820千円 (直接経費: 51,400千円、間接経費: 15,420千円)
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| キーワード | トリプルアルファ反応 / 元素合成 / アクティブ標的 / 波形解析 / 単色中性子源 / 中性子ビーム |
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| 研究開始時の研究の概要 |
4He（アルファ粒子）が2つのアルファ粒子を逐次捕獲して12Cを合成するトリプルアルファ反応は、宇宙における元素合成過程において最も重要な反応のひとつである。しかし、高温あるいは高密度な極端環境下におけるトリプルアルファ反応率には、既知の値に比べ数倍から100倍も増大する可能性が指摘されており、大きな問題となっていた。本申請課題では、
・逆運動学条件下における12Cからのアルファ非弾性散乱の測定
・新しいアクティブ標的を用いた12Cからの中性子非弾性散乱の測定
により、極端環境下におけるトリプルアルファ反応率を決定し、宇宙における元素合成過程を明らかにすることを目指す。
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| 研究実績の概要 |
12Cの3-1状態のγ崩壊確率を測定し、高温度環境下におけるトリプルアルファ反応率を評価した学術論文をPhys. Lett. B誌上において公表した。また、この測定のために開発してきたGAGGシンチレータを用いた荷電粒子検出器の性能についての論文をJournal of Instrumentation誌上において公表した。
高密度環境下におけるトリプルアルファ反応率を決定するために、新しく開発したMAIKo+アクティブ標的を用いて12C(n,n')反応の測定を初めて実施した。実験は大阪大学工学部のOKTAVIAN施設において実施した。設計段階での想定よりも大きなドリフト電場の歪みが検出され、測定精度の低下が懸念されたが、データ解析アルゴリズムを見直すことで目標の検出効率を達成したことを確認した。
また、ルーマニア国立IFIN-HH研究所において、国際共同研究として、ホイル状態を経由するトリプルアルファ反応率の測定を行った。近年、これまで採用されてきた値を50%も上方修正するデータが報告されており、その真偽を確認する上で、極めて重要なデータを取得した。この測定には、我々が新規に開発した大面積シリコン半導体検出器アレイSAKRAを投入した。我々独自の波形解析技術を導入することにより、当初の期待以上の精度のデータが得られた。
東北大学サイクロトロン・ラジオアイソトープセンターでは、可変エネルギー単色中性子源の開発を継続した。概ね、当初の期待通りの中性子強度を得られることを確認した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
2019年度に、アクティブ標的開発の専門的知識を有する研究協力者の雇用が遅れたため、MAIKoアクティブ標的の大型化計画の開始が遅延した。これに伴って、計画全体の進捗が当初の予定に比べてやや遅延しているが、開発に着手して以降は、概ね順調に進捗している。
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| 今後の研究の推進方策 |
信号波高MAIKo+アクティブ標的が実用段階に達した。しかし、設計段階での想定よりも大きなドリフト電場の歪みが検出された。解析アルゴリズムの改良により歪みの補正を行うことが出来たが、原理的には、ソフトウエア補正に頼るべきではない。早急に、原因を調査して対策を施し、ドリフト電場の一様性の改善を図る。
東北大学サイクロトロン・ラジオアイソトープラジオアイソトープセンターでは、冷却水素標的の開発を継続し、可変エネルギー中性子ビーム強度のさらなる向上を目指す。
MAIKo+アクティブ標的と可変エネルギー単色中性子源の準備が整い次第、高密度環境下におけるトリプルアルファ反応率の測定実験を実施する。
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| 評価記号 |
中間評価所見 (区分)
A-: 研究領域の設定目的に照らして、概ね期待どおりの進展が認められるが、一部に遅れが認められる
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