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革新的低速RIビーム生成法による超重元素の直接質量測定

研究課題

研究課題/領域番号 24224008
研究種目

基盤研究(S)

配分区分補助金
研究分野 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
研究機関大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構 (2016)
国立研究開発法人理化学研究所 (2012-2015)

研究代表者

和田 道治  大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 教授 (50240560)

研究分担者 森本 幸司  国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器研究センター, チームリーダー (00332247)
加治 大哉  国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器研究センター, 研究員 (00391912)
小浦 寛之  国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 先端基礎研究センター, 研究主幹 (50391264)
羽場 宏光  国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器研究センター, チームリーダー (60360624)
園田 哲  国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器研究センター, 研究員 (60525583)
SCHURY P.H  筑波大学, 数理物質科学研究科(系), 講師 (30462724)
連携研究者 小澤 顕  筑波大学, 数理物質科学研究科, 教授 (80260214)
高峰 愛子  国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器研究センター, 研究員 (10462699)
岡田 邦宏  上智大学, 理工学部, 教授 (90311993)
宮武 宇也  高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 教授 (50190799)
Schury Peter  高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 助教 (30462724)
研究協力者 Wollnik Hermann  ニューメキシコ州立大学, 教授
研究期間 (年度) 2012-05-31 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
138,450千円 (直接経費: 106,500千円、間接経費: 31,950千円)
2016年度: 14,690千円 (直接経費: 11,300千円、間接経費: 3,390千円)
2015年度: 16,380千円 (直接経費: 12,600千円、間接経費: 3,780千円)
2014年度: 22,750千円 (直接経費: 17,500千円、間接経費: 5,250千円)
2013年度: 40,040千円 (直接経費: 30,800千円、間接経費: 9,240千円)
2012年度: 44,590千円 (直接経費: 34,300千円、間接経費: 10,290千円)
キーワード短寿命原子核 / 質量 / イオントラップ / 超重元素 / MRTOF / 直接質量測定 / 中性子分離エネルギー / 原子質量 / MRTOF質量分光器 / 高周波イオンガイド / 実験核物理 / MRTOF質量測定器 / 質量測定 / MRTOF質量分析器 / 高周波カーペット / 短寿命核 / ガスセル / イオンガイド
研究成果の概要

革新的な低速RIビーム生成技術である冷凍型RFカーペットイオンガイド法と多重反射型飛行時間測定式質量分光器を用いて、核融合反応で生成された超ウラン元素や半減期10msのRa同位体を始め80余核種の直接精密質量測定に成功した。最高精度は0.03 ppmに達し、質量が既知の核種では幾つかの例外を除きよく一致し高確度測定が確認できた。幾つかの核種では過去の間接測定の誤りを見出し、網羅的な直接測定の必要性を示唆した。Es, Mdの4個の同位体は初の質量測定であり、それから超重元素Mt同位体まで7核種の間接質量決定が成され、理論モデルとの比較や中性子数152の魔法数の検証を実施した。

評価記号
検証結果 (区分)

A

評価記号
評価結果 (区分)

A: 当初目標に向けて順調に研究が進展しており、期待どおりの成果が見込まれる

報告書

(9件)
  • 2017 研究進捗評価(検証) ( PDF )
  • 2016 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実績報告書   研究概要(研究進捗評価) ( PDF )   研究進捗評価(評価結果) ( PDF )
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (36件)

すべて 2017 2016 2015 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (12件) (うち国際共著 2件、 査読あり 12件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 7件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 9件、 招待講演 9件) 備考 (1件) 産業財産権 (2件) (うち外国 2件)

  • [雑誌論文] First online multi reflection time-of-flight mass measurements of isobaric chains produced by fusion-evaporation reactions: Toward identification of superheavy elements via mass spectroscopy2017

    • 著者名/発表者名
      P.Schury, M.Wada, Y.Ito, D.Kaji, F.Arai, M.MacCormick, I.Murray, H.Haba, S.Jeong, S.Kimura, H.Koura, H.Miyatake, K.Morimoto, K.Morita, A.Ozawa, M. Reponen, P-A.Soederstroem, A.Takamine, T.Tanaka, H.Wollnik
    • 雑誌名

      Physical Review C

      巻: 95 号: 1 ページ: 011305-011305

    • DOI

      10.1103/physrevc.95.011305

    • NAID

      120006502093

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Status of the low-energy super-heavy element facility at RIKEN2016

    • 著者名/発表者名
      Schury, P., Wada, M., Ito, Y., Arai, F., Kaji, D., Kimura, S., Morimoto, K., Haba, H., Jeong, S., Koura, H., Miyatake, H., Morita, K., Reponen, M., Ozawa, A., Sonoda, T., Takamine, A., Wollnik, H.
    • 雑誌名

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms

      巻: 印刷中 ページ: 425-428

    • DOI

      10.1016/j.nimb.2016.02.061

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Wide-band mass measurements with a multi-reflection time-of-flight mass spectrograph2014

    • 著者名/発表者名
      . Schury, Y. Ito, M. Wada, H. Wollnik
    • 雑誌名

      Int. J. Mass Spectrom.

      巻: 359 ページ: 19-25

    • DOI

      10.1016/j.ijms.2013.11.005

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Investigation of the ion surfing transport method with a circular rf carpet2014

    • 著者名/発表者名
      F. Arai, Y. Ito, M. Wada, P. Schury, T. Sonoda, H. Mita
    • 雑誌名

      Int. J. Mass Spectrom.

      巻: 362 ページ: 56-58

    • DOI

      10.1016/j.ijms.2014.01.005

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A high-resolution multi-reflection time-of-flight mass spectrograph for precision mass measurements at RIKEN/SLOWRI2014

    • 著者名/発表者名
      P. Schury, M. Wada, Y. Ito, F. Arai, S. Naimi, T. Sonoda, H. Wollnik, V.A. Shchepunov, C. Smorra, C. Yuan,
    • 雑誌名

      Nucl. Inst. Meth. in Phys. Res. B

      巻: 335 ページ: 39-53

    • DOI

      10.1016/j.nimb.2014.05.016

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Single-reference high-precision mass measurement with a multireflection time-of-flight mass spectrograph2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Ito, P. Schury, M. Wada, S. Naimi, T. Sonoda, H. Mita, F. Arai, A. Takamine, K. Okada, A. Ozawa, H. Wollnik
    • 雑誌名

      Phys. Rev. C

      巻: 88 号: 1

    • DOI

      10.1103/physrevc.88.011306

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] An rf-carpet electrospray ion source to provide isobaric mass calibrants for trans-uranium elements2013

    • 著者名/発表者名
      S. Naimi, S. Nakamura, Y. Ito, H. Mita, K. Okada, A. Ozawa, P Schury, T. Sonoda, A. Takamine, M. Wada, H. Wollnik
    • 雑誌名

      Int. J. of Mass Spectrometory

      巻: 337 ページ: 24-28

    • DOI

      10.1016/j.ijms.2012.12.009

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書 2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A multi-reflection time-of-flight mass spectrograph for short-lived and super-heavy nuclei2013

    • 著者名/発表者名
      P. Schury, M. Wada, Y. Ito, S. Naimi, T. Sonoda, H. Mita, A. Takamine, K. Okada, H. Wollnik, S. Chon, H. Haba, D. Kaji, H. Koura, H. Miyatake, K. Morimoto, K. Morita, A. Ozawa
    • 雑誌名

      Nucl. Inst. Meth. Phys. Res. B

      巻: 317 ページ: 537-543

    • DOI

      10.1016/j.nimb.2013.06.025

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A novel ion cooling trap for multi-reflection time-of-flight mass spectrograph2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Ito, P. Schury, M. Wada, S. Naimi, C. Smorra, T. Sonoda, H. Mita, A. Takamine, K. Okada, A. Ozawa, H. Wollnik
    • 雑誌名

      Nucl. Inst. Meth. Phys. Res. B

      巻: 317 ページ: 544-549

    • DOI

      10.1016/j.nimb.2013.07.069

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Genealogy of gas cells for low-energy RI-beam production2013

    • 著者名/発表者名
      M. Wada
    • 雑誌名

      Nucl. Inst. Meth. Phys. Res. B

      巻: 317 ページ: 450-456

    • DOI

      10.1016/j.nimb.2013.08.062

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Development of a resonance laser ionization gas cell for high-energy, short-lived nuclei2013

    • 著者名/発表者名
      T. Sonoda, M. Wada, H. Tomita, C. Sakamoto, T. Takatsuka, T. Furukawa, H. Iimura, Y. Ito, T. Kubo, Y. Matsuo, H. Mita, S. Naimi, S. Nakamura, T. Noto, P. Schury, T. Shinozuka, T. Wakui, H. Miyatake, S. Jeong, H. Ishiyama, Y. X. Watanabe, Y. Hirayama, K. Okada, A. Takamine
    • 雑誌名

      Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. B

      巻: 295 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1016/j.nimb.2012.10.009

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cold ion–polar-molecule reactions studied with a combined Stark-velocity-filter–ion-trap apparatus2013

    • 著者名/発表者名
      K Okada, T Suganuma, T Furukawa, T Takayanagi, M. Wada, H.A. Schuessler
    • 雑誌名

      Phys. Rev. A

      巻: 87 号: 4 ページ: 43427-43427

    • DOI

      10.1103/physreva.87.043427

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] SHE-Mass Project of KEK-RIKEN Collaboration2017

    • 著者名/発表者名
      M.Wada
    • 学会等名
      3rd International Symposium on Super-Heavy Elements "Challenges in the studies of super-heavy nuclei and atoms"
    • 発表場所
      Kazimierz Dolny, Poland
    • 年月日
      2017-09-10
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] High Precision Spectroscopy of Low-Energy Short-Lived Nuclei2017

    • 著者名/発表者名
      M.Wada
    • 学会等名
      Thurkish Physical Society 33rh International Physical Congress
    • 発表場所
      Bodrum, Turky
    • 年月日
      2017-09-06
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] About possible ambiguities from alpha spectroscopy and direct mass measurements of neutron-deficient actinium and radium isotopes2017

    • 著者名/発表者名
      M.Rosenbusch, P.Shury, M.Wada, Y.Ito, D.Kaji, M.MacCormicj, I.Murray, H.Haba, S.Kimura, H.Koura, H.Miyatake, J.Y.Moon, K.Morimoto, K.Morita, T.Niwase, A.Ozawa, M.Reponen, A.Takamine, T.Tanaka, H.Wollnik
    • 学会等名
      Advances in Radioactive Isotope Science 2017
    • 発表場所
      Keystone, Cololado
    • 年月日
      2017-05-28
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] First direct mass measurements on Mendelevium with an MRTOF mass spectrograph2017

    • 著者名/発表者名
      Y.Ito, M.Wada, P.Schury, M.Rosenbusch, D.Kaji, K.Morimoto, Y.Hirayama, H.haba, S.Kimura, H.Koura, H.Miyatake, K.Morita, M.Mukai, I.Murray, JY.Moon, M.MacCormick, T.Niwase, K.Okada, A.Ozawa, M.Reponen, T.Tanaka, A.Takamine, H.Wollnik, S.Yamaki, Y.Watanabe
    • 学会等名
      Advances in Radioactive Isotope Science 2017
    • 発表場所
      Keystone, Cololado
    • 年月日
      2017-05-28
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 重元素の網羅的質量測定の可能性と応用2017

    • 著者名/発表者名
      和田道治
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス(大阪府・豊中市)
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] MRTOF質量分析器による八重極変形核223,224Thの精密原子質量測定2017

    • 著者名/発表者名
      伊藤由太、和田道治、P.Schury, 加治大哉、森本幸司、羽場宏光、I.Murray, M. Rosenbusch,木村創大、高峰愛子、宮武宇也、山木さやか、新井郁也、H.Wollnik
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス(大阪府・豊中市)
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 理研におけるMRTOFによる超ウラン元素の精密質量測定2017

    • 著者名/発表者名
      伊藤由太
    • 学会等名
      第9回停止低速RIビームを用いた核分光研究会
    • 発表場所
      日本原子力機構・先端基礎研究センター (茨城県・東海村)
    • 年月日
      2017-03-05
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Observation of doubly-charged ions of Pb through Pu extracted from cryogenic gas cell and mass analyzed by MRTOF-MS2017

    • 著者名/発表者名
      P. Schury
    • 学会等名
      第9回停止低速RIビームを用いた核分光研究会
    • 発表場所
      日本原子力機構・先端基礎研究センター  (茨城県・東海村)
    • 年月日
      2017-03-05
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Precision mass measurements of proton-rich nuclei in A~60-80 region with the multi reflection time-of-flight mass spectrometer2017

    • 著者名/発表者名
      木村創大
    • 学会等名
      第9回停止低速RIビームを用いた核分光研究会
    • 発表場所
      日本原子力機構・先端基礎研究センター  (茨城県・東海村)
    • 年月日
      2017-03-05
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 革新的質量分光器を用いた重元素の起源の研究2017

    • 著者名/発表者名
      和田道治
    • 学会等名
      東海・重イオン科学シンポジウム
    • 発表場所
      日本原子力研究機構  (茨城県・東海村)
    • 年月日
      2017-01-05
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] toward high precision nuclear spectroscopy at SLOWRI, RIKEN RIBF2015

    • 著者名/発表者名
      和田道治 et al
    • 学会等名
      JCNP2015
    • 発表場所
      RCNP, Osaka Univ., Osaka, Japan
    • 年月日
      2015-11-07
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] MRTOF mass measurements at GARIS-II: Toward SHE identification via mass spectroscopy2015

    • 著者名/発表者名
      P. Schury, M. Wada et al.
    • 学会等名
      JCNP2015
    • 発表場所
      RNCP, Osaka Univ., Osaka, Japan
    • 年月日
      2015-11-07
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] MRTOFを用いた重い不安定核の直接質量測定2015

    • 著者名/発表者名
      P. Schury, 和田道治、伊藤由太 他
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      大阪市立大学
    • 年月日
      2015-09-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] SHE-mass Project at RIKEN RIBF2015

    • 著者名/発表者名
      和田道治
    • 学会等名
      TAN2015
    • 発表場所
      Urabandai, Fukushima, Japan
    • 年月日
      2015-05-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Development of a Gas Cell System for SHE-Mass Project at RIKEN2015

    • 著者名/発表者名
      伊藤由太, P. Schury, M. Wada et al.
    • 学会等名
      TAN2015
    • 発表場所
      Urabandai, Fukushima, Japan
    • 年月日
      2015-05-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Status of the low-energy Super-Heavy Element Facility at RIKEN2015

    • 著者名/発表者名
      P. Schury, M. Wada et al.
    • 学会等名
      EMIS2015
    • 発表場所
      Grand Rapids, MI, USA
    • 年月日
      2015-05-11
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Geneology of gas cells for low-energy RI-beams2012

    • 著者名/発表者名
      M. Wada
    • 学会等名
      The 16th International Conference on Electromagnetic Isotope Separators and their Applications (EMIS-2012)
    • 発表場所
      Matsue, Japan
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] A multi-reflection time of flight mass spectrograph for short-lived nuclei and heavy molecules2012

    • 著者名/発表者名
      P. Schury
    • 学会等名
      International Mass Spectroscopy Conference (IMSC2012)
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] ESI for mass calibration of MR-TOF mass spectrograph2012

    • 著者名/発表者名
      S.Naimi, S. Nakamura, Y.Ito, H. Mita, K. Okada, A. Ozawa, A. Takamine, T. Sonoda, M. Wada
    • 学会等名
      The 16th International Conference on Electromagnetic Isotope Separators and their Applications (EMIS-2012)
    • 発表場所
      Matsue, Japan
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Multi-Reflection Time-of-Flight Mass Spectrograph for Short-Lived and Super-Heavy Nuclei2012

    • 著者名/発表者名
      P. Schury, H. Mita, T. Sonoda, Y. Ito, S. Naimi, S. Nakamura, H. Wollnik, M. Wada
    • 学会等名
      The 16th International Conference on Electromagnetic Isotope Separators and their Applications (EMIS-2012)
    • 発表場所
      Matsue, Japan
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Low Energy RI-Beams: Production and Applications2012

    • 著者名/発表者名
      M. Wada
    • 学会等名
      KOPAS Accelerator School
    • 発表場所
      SeJong, Korea
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [備考] 「短寿命原子核の高精度質量測定法MRTOFを開発

    • URL

      http://www.riken.jp/pr/press/2013/20130717_1/

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [産業財産権] 飛行時間測定式質量分析装置および方法2017

    • 発明者名
      和田道治、P.Schury, 伊藤由太、H.Wollnik
    • 権利者名
      和田道治、P.Schury, 伊藤由太、H.Wollnik
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2017-02-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 外国
  • [産業財産権] 飛行時間測定式質量分析装置および方法2016

    • 発明者名
      和田道治
    • 権利者名
      和田道治
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2016-02-29
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 外国

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公開日: 2012-11-27   更新日: 2019-07-29  

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