| 研究課題/領域番号 |
21K03590
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分15020:素粒子、原子核、宇宙線および宇宙物理に関連する実験
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| 研究機関 | 宮崎大学 |
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研究代表者 |
前田 幸重 宮崎大学, 工学部, 准教授 (50452743)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2024年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
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| キーワード | 三体力 / 核力 / 中性子 / 原子核 / 少数系 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
原子核を核力レベルから理解することは物理学における大きな目標の1つと言えるが、原子核を理解する上での核力の三体力効果の役割、近年益々重要視されている。
本研究では、150MeV近傍の中間エネルギー領域における陽子－重陽子分解反応実験を行い三核子系分解反応における相対論的効果の検証し、さらに、不安定核ビームであるヘリウム７の分解反応を解析し、軽い不安定核中における3中性子相関状態を研究する。
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| 研究実績の概要 |
原子核を核力レベルから理解することは物理学における大きな目標の1つと言えるが、原子核を理解する上での核力の三体力効果の役割、近年益々重要視されている。本研究では、①中間エネルギー領域における陽子－重陽子分解反応実験を行い三核子系分解反応における相対論的効果の検証をする、さらに②7He→(3n)+4He反応という不安定核ビームの分解反応を解析し、軽い不安定核中における3中性子相関状態を研究する。研究①として、阪大RCNPで 2H(p,2p)反応の微分散乱断面積測定実験を実施する。研究②として、理研RIBFで実施済みの陽子－8He散乱測定のデータから、三中性子同時計測イベントの解析を行う。この２つの研究を同時に進めて理論との比較を行うことで、中間エネルギー領域の分解反応における「相対論的効果」と「三体力効果」を定量的且つ詳細に理解し、この２つの効果を取り入れた核反応理論を用いて不安定核分解反応における三中性子相関状態を理解する。将来的には、本研究結果を足がかりに、核力の多体効果(三体力)のアイソスピン三重項(T＝3/2)成分に関する直接的検証を行うことを目標とする。
今年度は、研究①に関しては、阪大RCNPでビームタイム申請をする予定の実験計画について、理研・九工大の共同研究者を中心として議論を進めた。またその実験で使用する重水素化ポリエチレン（CD2）標的の放射線ダメージに関する検証を行った。研究②に関しては、昨年度に引き続いて5Heの不変質量の解析を進めた。
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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
阪大RCNPは2021年度までAVFサイクロトロンのアップグレード工事を進めており、共同実験用のビームタイムが供給されていなかった。また、実験課題申請の受付も中止されていた。2022年秋にアップグレード工事完了後の初めてのビームタイム申請受付があったが、まだ共同利用再開時期やビームの質については不透明な部分があり、2022年度の申請は見送った。
一方、ビーム実験を実施する際には重陽子標的として重水素化ポリエチレン（CD2）シートを使用する予定であるが、このビームによるダメージが懸念事項となっている。東北大電子光理学研究センター（ELPH）で50MeVの電子ビームをCD2標的に照射し、炭素散乱イベントと重陽子散乱イベントの相対比をモニターしたところ、ビーム照射量に比例して重陽子散乱イベントが減少していき、CD2標的から重水素が抜けていっていることが分かった。その原因として、標的中におけるビームのエネルギー損失を熱源とした標的の温度上昇を疑い、CD2標的の熱シミュレーションを実施したところ、標的の温度上昇は融点まで達していないことが判明し、重水素イベントの減少は、熱損傷ではなく放射線損傷である可能性が高いと判明した。
よって、やや遅れていると評価する。
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| 今後の研究の推進方策 |
2023年度は本研究のためのビームタイム申請を阪大RCNPに対して行う。申請のために、サイクロトロンのアップグレード後のビーム供給状況に応じて、本研究の実験計画を修正・確定していく。申請が認められた後は、共同研究者の協力の下に実験を遂行し、データ解析を進め、結果について理論研究者との議論を進めて国際会議等で発表する。
実験で使用するCD2標的の放射線損傷対策について、陽子ビーム照射時のシミュレーションを行い、熱対策の必要性を検討する。
理研RIBFのデータは、昨年度までの解析で得られた知見を元に、2中性子検出チャンネルの解析に進み、6Heの不変質量を導出する。6Heの不変質量に関する既存データは少ないので、結果は理論研究者との議論を進めて国際会議等で発表する。その後、３中性子検出チャンネルの解析に進み、7Heの不変質量と、３中性子状態の不変質量スペクトルを導出する。結果は理論研究者との議論を進めて国際会議等で発表する。
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