| 研究課題/領域番号 |
20H05648
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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 | 国立研究開発法人理化学研究所 |
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研究代表者 |
西村 俊二 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, 先任研究員 (90272137)
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| 研究分担者 |
石山 博恒 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, チームリーダー (50321534)
LIANG HAOZHAO 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (50729225)
西村 信哉 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 特任研究員 (70587625)
福田 直樹 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, 技師 (80360634)
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| 研究期間 (年度) |
2020-08-31 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
190,320千円 (直接経費: 146,400千円、間接経費: 43,920千円)
2024年度: 18,850千円 (直接経費: 14,500千円、間接経費: 4,350千円)
2023年度: 22,360千円 (直接経費: 17,200千円、間接経費: 5,160千円)
2022年度: 43,030千円 (直接経費: 33,100千円、間接経費: 9,930千円)
2021年度: 71,760千円 (直接経費: 55,200千円、間接経費: 16,560千円)
2020年度: 34,320千円 (直接経費: 26,400千円、間接経費: 7,920千円)
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| キーワード | 重元素合成 / β崩壊 / 質量 / 中性子過剰核 / 連星中性子星合体 / 超新星爆発 / 深層学習法 / ｒ過程 / 機械学習 / 原子核データ / r-過程 / ベータ崩壊 / 機械学習法 / r過程 / 中性子星 / 連星中性子星衝突 / 原子核理論 / 崩壊測定 / 質量測定 / 原子核理論計算 / ｒプロセス |
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| 研究開始時の研究の概要 |
中性子星衝突（GW170817)直後の電磁波放射現象・キロノバ観測からランタノイド元素合成の証拠が捉えられた。爆発的元素合成・r-プロセスで生成されるランタノイドは、質量数165近傍に特徴的なピーク構造をもつが、その形成メカニズムは謎に包まれている。本研究は、①鍵を握る中性子過剰核の崩壊と質量測定、②深層学習法を導入した原子核理論計算、③最新のr-プロセス元素合成計算を連携させ、ランタノイド元素起源とされる「変形起因説」の検証を目指す。仮に変形起因説に否定的な結果が得られた際には、第２の仮説「アクチノイド非対称的核分裂」の間接的な証拠となり、金・白金を含めた総合的な重元素合成へと発展させる。
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| 研究成果の概要 |
理研のRIBF加速器を利用して、速い中性子捕獲反応で合成される非常に中性子過剰な原子核を生成し、それらのβ崩壊および質量の測定を実施した。超高性能の質量測定装置ZD-MRTOFと、世界最高水準の崩壊測定装置を導入することで、半減期、遅発中性子放出確率、質量の網羅的な測定を可能にした。得られた数百種に及ぶ実験データを、最新の原子核理論と深層学習法に取り込むという新たな試みにより、原子核理論の計算精度が向上することを確認した。こうして得られた原子核データを、連星中性子星合体や超新星爆発といった環境下における重元素合成計算に反映させることで、重元素合成の起源に関する新たな知見を得ることに成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究は、ｒ過程の実験的検証の先駆け的な研究となった。多くの研究成果を得る上で、革新的な測定装置群の製作・導入が重要な鍵となった。①大強度RIBF加速器施設、② 重い中性子過剰核の識別用高分解能Siテレスコープ検出器、③超高感度β線検出器WAS3ABi、④ 高時間分解能β線検出器GARi、④超高感度・高時間分解能飛行時間測定型中性子検出器TOFU、⑤超高精度質量測定装置ZD-MRTOF、⑥励起状態のβ崩壊検出器Si-MCP、⑦世界最高水準中性子測定装置BRIKENが挙げられる。さらに⑧原子核理論、重元素合成計算との連携を図り、深層学習法を取り込んだ新たな試みは大きな波及効果があった。
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| 評価結果 |
事後評価
A: 期待どおりの成果があった
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評価結果 |
中間評価
A: 順調に研究が進展しており、期待どおりの成果が見込まれる
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