| 研究課題/領域番号 |
22K18706
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分15:素粒子、原子核、宇宙物理学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
須田 利美 東北大学, 電子光理学研究センター, 教授 (30202138)
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| 研究期間 (年度) |
2022-06-30 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2024年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2023年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2022年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
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| キーワード | 電子弾性散乱 / 電荷密度分布 / 中性子分布 / ４次モーメント / 断面積絶対値測定 / 低運動量移行 / 中性子分布半径 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究の目的は、電子散乱により2重魔法核 208Pb 核の中性子分布の平均二乗半径(以下、中性子分布半径)を決定することである。中性子は電荷を持たず電子散乱等の電磁相互 作用による定量的な測定が困難だったため、原子核内での中性子分布の理解は未だに定性的 レベルにとどまっている。申請者は理論研究者とともに、低エネルギーの伝統的な電子弾性散乱で中性子分布半径を決定出来る新しい手法を発見した。本研究では、この提案手法による208Pb 核の中性子分布半径決定に挑戦する。この新手法は電子散乱による不安定核への適応の可能性もあり、原子核研究に大変革をもたらす。
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は、陽子電荷半径決定用に東北大学先端量子ビーム科学研究センター（2024年4月1日に電子光理学研究センターより改組）に建設した世界で最も低エネルギーの電子散乱施設を利用し、陽子並びに中性子数ともに魔法数を持つ208Pb の中性子分布半径を電子弾性散乱で決定する新しい手法の開発研究である。背景となる理論ならびに当該測定手法については、既に４本の論文として発表済みである。
2023年度は大阪大学核物理研究センターの研究者の協力を得て制作した極薄(~10 μm)の208Pb膜を標的とした電子散乱実験を行った。電子ビームエネルギーは50 MeV、散乱角度は 50 -100 °を覆った測定である。電子散乱施設に設置された2連スペクトロメータのアクセプタンスを含め、中性子分布半径決定に必要な10^{-3} での断面積測定精度の達成に必要な要素を全て調べ上げた。これらの成果は、修士論文（2023年度、檀上梨花、東北大学）としてまとめてある。
実験データ解析の結果、スペクトロメータの回転中心(標的位置)に対する設置精度が十分でない（0.5 - 1 mmのずれ）ことが判明し、2024年度は再測量並びにスペクトロメータ設置位置調整を行い設置精度を ~0.1 mm 程度に抑えた測定を行う予定としており、現在その準備を進めている。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
物理目標達成のための測定上の問題点並びにその対策方法について明らかにすることができた。今年度中には物理実験データ取得ができると考えている。
理論グループとの共同研究も順調に進んでいる。測定に 向けた議論を進めている中、当萌芽研究申請時には想定していなかったアイデアも生まれた。具体的には、本萌芽研究の手法を最も軽い原子核、重陽子、に応用すると、原子核の構成子である中性子そのものの電荷半径測定にも応用できることがわかった。この研究については並行して走っている陽子半径決定研究である基盤研究 (S) での展開を考えている。世界で我々だけが実施可能な研究であり萌芽研究にふさわしい研究展開となっている。
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| 今後の研究の推進方策 |
高精度なアクセプタンスの把握を含め測定装置の設置精度の向上を図り、今年度中に前例のない極低運動量移行領域での208Pb原子核の弾性散乱断面積測定を実施、我々の理論計算を利用して同核の中性子分布半径を決定する。
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