研究課題
基盤研究(C)
中性子過剰な原子核では、低励起エネルギー（10MeV以下）に電気双極子（E1）遷移の総和則の1～5%に相当する強度をもつピグミー共鳴が観測されており、核表面に現れる中性子スキンとの関連が指摘されている。中性子スキンの厚みは、核物質の対称エネルギーを決定する重要な物理量である。本研究では、鉛原子核に着目し、ニュースバル放射光施設において、直線偏光をしたレーザーコンプトン散乱γ線を用いた核共鳴散乱実験を行い、遷移の多重極度や強度を求め、正確なE1遷移の強度分布を決定する。得られた実験データをもとに、ピグミー共鳴の発現メカニズムと中性子スキンについて系統的に調べる。
本研究では、核共鳴蛍光散乱を用いて安定な鉛原子核に対して、双極子励起準位を励起し、脱励起する際に放出される散乱ガンマ線の測定を行う。散乱ガンマ線の強度や角度分布の測定から、励起エネルギー5～8MeV領域の共鳴準位への電気双極子（E1）遷移の強度を明らかにし、中性子過剰な原子核の励起エネルギー10MeV以下に出現する中性子スキンとの関連を調べる。鉛206の共鳴準位への励起モードを調べるため、分子科学研究所UVSOR放射光施設において、レーザーコンプトンガンマ線を用いた透過型の核共鳴蛍光散乱実験を行った。エネルギー746MeVの加速電子と波長1.9μmのファイバーレーザーを用いて、最大エネルギー5.6MeVのレーザーコンプトンガンマ線を生成した。直径3mm、長さ20mmの鉛コリメータを用いてエネルギー幅約5%に準単色化したレーザーコンプトンガンマ線を直径8mm、長さ5.3mmの鉛206吸収標的に照射し、透過ガンマ線を直径8mm、長さ5.3mmの鉛206の散乱標的に照射した。散乱標的から放出される核共鳴蛍光散乱ガンマ線を、高純度Ge検出器2台を用いて測定した。吸収標的が有る場合と無い場合の2つの測定で得られる核共鳴蛍光散乱ガンマ線の強度比から、吸収の大きさを求めた。その結果、理論計算とほぼ一致する結果が得られた。さらに、乱雑位相近似模型を用いて、鉛原子核の低エネルギーE1強度と中性子スキンの厚みの相関を調べた。鉛207と鉛208の中性子最外殻の3p1/2軌道の一粒子エネルギーをずらし、低エネルギーE1遷移強度への寄与を調べた。その結果、p1/2軌道のずれが大きくなり空間的に広がると、低エネルギーE1強度も増加し、これまでの実験結果と一致することがわかった。
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