研究課題
基盤研究(C)
中性子星はその大半が中性子物質と考えられているが、その詳しい状態は良くわかっていない。中性子スキン（原子核表面の中性子の層）はミクロな中性子物質とみなすことができ、中性子星の一部として地球上で観測できる数少ない現象である。特に、重い中性子過剰核のスキン領域は中性子の数が多く、より中性子物質に近い環境とみなせる。本研究は、重い中性子過剰核のスキン厚を導出し、中性子物質の状態（温度、圧力、密度など）に関する議論を行う。本研究により、中性子星への理解がより深まると期待される。
本研究は、重い中性子過剰核の中性子スキン厚(原子核表面に現れる中性子の層)を導出し、中性子星の構造を解明することを目的とする。中性子星の大きさと中性子スキンの厚さには約10の19乗のスケールの違いはあるが、中性子物質の圧力という共通のパラメータを持つ。現在、この圧力パラメータには大きな不定性があるため、本研究でより精度良く決める。スキン厚は反応断面積(原子核反応の確率)を測定することで導出できる。重い原子核の場合、原子番号が大きくなるため、スキン厚の導出に直接寄与しないクーロン力による分解反応の影響が大きくなることが課題とされてきた。そこで、本研究ではクーロン分解の影響が最も少ないとされる水素を反応標的に用いることで、この課題を克服する。特に、本研究では申請者が開発し運用してきた固体水素標的を使用する。この固体水素標的は反応断面積測定に特化したもので、最大直径50×長さ100 mm^3の固体水素を作成することができる。実験は理化学研究所のRIビームファクトリー(RIBF) にて行う。RIBFでは重い中性子過剰核の生成を可能とする。本研究ではスズの原子核に注目し、特に、134-137Sn(陽子数50、中性子数84-87)の重い中性子過剰 核のスキン厚の導出に挑戦する。これまでに、本実験に向けた固体水素標的の改良は済んでいる。本実験で必要となる準備はほぼ完了しているが、加速器のトラブル等の影響によりマシンタイムが配分されず本実験が行えていない状況が続いている。今年度は新たな試みとして、固体重水素標的の開発を進めた。重陽子は励起状態を持たず、波動関数も理論的に良く知られていることから、水素標的と重水素標的の反応断面積測定から、より精度良くスキン厚を導出できる可能性がある。固体重水素標的の作成条件の最適化を進めている。
4: 遅れている
本実験を行うための開発関係は済んでおり、その他の検出器等の準備もほぼ整っている。あとは、実験直前にこれらをビームラインにセッティングするのみである。しかしながら、加速器施設のトラブル等により、マシンタイムの配分が行われず、未だ実験ができない状態が続いている。引き続き、マシンタイムを申請し、来年度には本実験を遂行したいと考えている。
まずは、来年度にスズ同位体の反応断面積測定を遂行し、早急にデータ解析を行いスキン厚の導出を行う。実験的に得られたスキン厚から状態方程式の圧力パラメータに関する議論を行い、研究成果を投稿論文として発表する。
すべて 2024 2023 2022 2021 2020 その他
すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (40件) (うち国際学会 7件) 備考 (2件)
Physical Review C
巻: 106 号: 1 ページ: 014617-014617
10.1103/physrevc.106.014617
Journal of Physics: Conference Series
巻: 1643 号: 1 ページ: 012099-012099
10.1088/1742-6596/1643/1/012099
https://trios.tsukuba.ac.jp/researcher/0000003654
