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。
準単色のレーザーコンプトン散乱ガンマ線や連続エネルギーの制動放射光を用いて鉛原子核の核共鳴蛍光散乱実験を行った。散乱ガンマ線の強度及び角度分布の測定から、鉛204や鉛206に対する双極子遷移の強度を求めた。また、準粒子フォノン模型を用いた理論計算では、実験から得られた離散的なE1遷移強度をほぼ再現する結果が得られ、準連続状態を含む遷移強度を再現するためには、より高い励起状態との結合を考慮する必要があることがわかった。また、励起エネルギー6.5～7.5MeVでは、核表面においてピグミー共鳴に特徴的な振動運動モード、核内部では単一粒子励起に特徴的な振る舞いが現れることがわかった。
原子核の低励起状態の遷移強度や多重極度を実験的に明らかにすることは、電気双極子(E1)遷移や磁気双極子(M1)による正確な遷移強度を決定する上で重要である。特に、低励起エネルギーのE1励起準位は、ピグミー共鳴とも呼ばれ、核表面に現れる中性子スキンと原子核コアとの相互作用に起因した集団運動によるものと考えられており、その微視的構造を明らかにすることにより、有限量子多体系である原子核の理解が進むものと考えられる。さらに、ピグミー共鳴などの低エネルギー遷移の強度は、宇宙元素合成における核種の生成率に影響を与えることからも、ピグミーE1共鳴について明らかにすることは重要である。
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