高密度中性子過剰核物質の状態方程式

2013 年度 実績報告書

• 研究領域: 実験と観測で解き明かす中性子星の核物質
• 研究課題/領域番号: 24105004
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 村上 哲也 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 講師 (50219896)
• 研究分担者: 家城 和夫 立教大学, 理学部, 教授 (10159577) ; 磯部 忠昭 独立行政法人理化学研究所, RI物理研究室, 研究員 (40463880) ; 川畑 貴裕 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (80359645)
• 研究期間 (年度): 2012-06-28 – 2017-03-31
• キーワード: 原子核物質の状態方程式 / 対称エネルギー / 荷電粒子検出器 / 高密度読み出し回路

研究概要

主にアメリカDOE予算を使ってアメリカと共同で製作を進めてきた大型のTPC(総電極パッド数112×108=12096)の組み立ては夏に終了した。このTPCからの信号を高速で読み出す、高集積度回路GET(General Electronics for TPC)についても、昨年度途中に想定外のバグが残っていたことが判明したが、その手直しが終了したので、TPCの読み出しに最低限必要となる数の回路調達を開始し、年度末までに主だったモジュールの調達を完了した。GETシステムでは、多数のパッドから送られてくる信号を1秒あたり１kカウント、しかも12ビットという広いダイナミックレンジで読み出すことができることが確認されている。平成24年度にテスト用に調達したAsAd基板の最終テストバージョンを装着し、宇宙線を使った大型TPCの総合性能テストをミシガン州立大学で始め、見つかった不具合に手直しを施した後、平成26年2月末にTPC本体を日本に搬入した。また、昨年度来開発を進めている高速ON/OFFスイッチGating Grid Driverが所定の性能を出せていなかったので、その改良とより高速動作を実現するためのTPC本体高電圧導入ラインのインピダンス調整を進めた。並行して、本実験の時に必要となるTPCのトリガー検出器の概念設計を始め、磁場中で使える読み出し回路の設計も開始した。6月に低密度陽子過剰核物質の状態方程式を探るアイソスピン拡散過程の実験を理研RIBFで加速される陽子過剰の錫同位体ビームを使って実施し、十分な量のデータ収集に成功した。予備的解析の結果は大学院生が修士論文にまとめている。この実験の結果、質量数が100以上の不安定核ビームを使う場合、ビームライン検出器が長時間安定に使えないことが明らかになったので、TPCを使った本実験にむけてこの問題に対応することが急務である。

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

平成24年度はAGETチップの量産が一度延期になったため、GET回路システムの調達が予定通り行えるか多少不安があったが、大型TPCからの信号を読み出すに最低必要なシステムのかなりの部分の調達を平成25年度内に完了することが出来た。少ない数ではあったが最終テストバージョンを前年度に手に入れるなど工夫をしたお陰で平成25年度の早い時期からTPCを動作させるのに必要なケーブル、電源の選定作業を行うことが出来た上、年度末に搬入することにしていたTPCのためのクリーンルームの設営、ガスハンドリングシステムの導入がオンタイムで完了出来た。また、内外の理論研究者と研究会などを通じ頻繁に実験データ解析の時に使用するシミュレーションプログラムの議論を進めている。平成27年度から理研不安定核ビーム工場(RIBF)で本実験を実施するため、TPCを使った「高密度中性子過剰物質の状態方程式」を探る一連の実験申請を平成25年度中に2回に分けて行い、総計で13日のマシンタイムを採択される等、本研究課題は昨年度の遅れを取り戻しほぼ順調に進展していると評価する。

今後の研究の推進方策

平成27年度からRIBFで「高密度中性子過剰物質の状態方程式」を探る実験を行うことが公式に認められたので、来年度からは実験に必要なすべての機材の調達を迅速に行うことが必要になってくる。中でも平成27年度夏にはTPCを大型超伝導電磁石SAMURAIの磁極間に実際に設置する予行演習を予定しているので、それまでに人員の配置を含む本格的な実施計画の策定を目指す。このように本実験の準備が本格化する一方、収集するデータをスムーズに解析するためのソフト、ハードウエアー環境の整備が必要になってくる。これらを実現するため、これまでにも増して海外研究者の協力の下に本研究課題を進めることになると思うので、実験に参加を表明している国内外の研究者とより密に連絡を取り合えるようにしたいと思っている。

研究成果

• [雑誌論文] Elastic scattering of protons from $^9$C with a 290 MeV/nucleon $^9$C beam (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Matsuda, H. Sakaguchi, H. Takeda, S. Terashima, J. Zenihiro, T. Kobayashi, T. Murakami, Y. Iwao, T. Ichihara, T. Suda, T. Ohnishi, Y. Watanabe, H. Otsu, K. Yoneda, Y. Satou, K. Ozeki, and M. Kanazawa
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 87 ページ: 034614
  • DOI: 10.1103/PhysRevC.87.034614
  • 査読あり
• [雑誌論文] Trigger Electronics Upgrade of PHENIX Muon Tracker (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Adachi, T. Murakami, A. Taketani, et al.
  • 雑誌名: Nucl. Instr. and Meth. A 巻: 703 ページ: 114-132
  • DOI: 10.1016/j.nima.2012.11.088
  • 査読あり
• [雑誌論文] Superconducting Dipole Magnet for SAMURAI Spectrometer (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Sato, T. Kubo, Y. Yano, K. Kusaka, J. Ohnishi, K. Yoneda, Y. Shimizu, T. Motobayashi, H. Otsu, T. Isobe, T. Kobayashi, K. Sekiguchi, T. Nakamura, Y. Kondo, Y. Togano, T. Murakami, T. Tsuchihashi, T. Orikasa, and K. Maeta
  • 雑誌名: IEEE Trans. on Applied Super. 巻: 23 ページ: 4500308
  • DOI: 10.1109/TASC.2012.2237225
  • 査読あり
• [雑誌論文] Testing the Mutually Enhanced Magicity Effect in Nuclear Incompressibility via the Giant Monopole Resonance in the $^{204,206,208}$Pb Isotopes (2013)
  • 著者名/発表者名: D. Patel, U. Garg, M. Fujiwara, T. Adachi, H. Akimune, G.P.A. Berg, M.N. Harakeh, M. Itoh, C. Iwamoto, A. Long, J.T. Matta, T. Murakami, A. Okamoto, K. Sault, R. Talwar, M. Uchida, and M.Yosoi
  • 雑誌名: Physics Letters B 巻: 726 ページ: 178-181
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2013.08.027
  • 査読あり
• [雑誌論文] Isoscalar Giant Resonance Strengths in $^{32}$S and possible excitations of superdeformed and $^{28}$Si+$\alpha$ cluster bandheads (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Itoh, S. Kishi, H. Sakaguchi, H. Akimune, M. Fujiwara, U. Garg, K. Hara, H. Hashimoto, J. Hoffman, T. Kawabata, K. Kawase, T. Murakami, K. Nakanishi, B.K. Nayak, S. Terashima, M. Uchida, Y. Yasuda, and M. Yosoi
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 88 ページ: 064313
  • DOI: 10.1103/PhysRevC.88.064313
  • 査読あり
• [雑誌論文] Determining the $^7$Li(n, $\gamma$) cross section via Coulomb dissociation of $^8$Li (2013)
  • 著者名/発表者名: R. Izsak, K. Ieki, et al.
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 88 ページ: 065808
  • DOI: 10.1103/PhysRevC.88.065808
  • 査読あり
• [雑誌論文] Collectivity of neutron-rich Ti isotopes (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Suzuki, H. Baba, K. Ieki, K. Kurita, et al.
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 88 ページ: 024326
  • DOI: 10.1103/PhysRevC.88.024326
  • 査読あり
• [雑誌論文] SAMURAI spectrometer for RI beam experiments (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Kobayashi, T. Isobe, et al.
  • 雑誌名: Nucl. Instrum. Meth. B 巻: 317 ページ: 294-304
  • DOI: 10.1016/j.nimb.2013.05.089
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evaporation-cost dependence in heavy-ion fragmentation (2013)
  • 著者名/発表者名: L. Audirac, H. Baba, T. Isobe, et al.
  • 雑誌名: Physicl Review C 巻: 88 ページ: 041602
  • DOI: 10.1103/PhysRevC.88.041602
  • 査読あり
• [雑誌論文] Probing effect of tensor interactions in $＾{16}$O via (p,d) reaction (2013)
  • 著者名/発表者名: H. J. Ong, T. Kawabata et al.
  • 雑誌名: Physics Letters B 巻: 725 ページ: 277-281
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2013.07.038
  • 査読あり
• [雑誌論文] Shallow and diffuse spin-orbit potential for proton elastic scattering from neutron-rich helium (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Sakaguchi, T. Kawabata et al.
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 87 ページ: 021601
  • DOI: 10.1103/PhysRevC.87.021601
  • 査読あり
• [雑誌論文] $\alpha$-resonance structure in $^{11}$C studied via resonant scattering of $~7$Be + $\alpha$ and with the $^7$Be($\alpha$,p) (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Yamaguch, T. Kawabata et al.
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 87 ページ: 034303
  • DOI: 10.1103/PhysRevC.87.034303
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-power beam dump system for the BigRIPS fragment separator at RIKEN RI Beam Factory (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Yoshida, N. Fukuda, Y. Yanagisawa, N. Inabe, Y. Mizoi, and T. Kubo
  • 雑誌名: Nucl. Instrum. Meth. B 巻: 317 ページ: 373-380
  • DOI: 10.1016/j.nimb.2013.08.054
  • 査読あり
• [学会発表] B01全体報告 (2013)
  • 著者名/発表者名: 村上哲也
  • 学会等名: 第二回中性子星核物質ウィンタースクール＆研究会
  • 発表場所: 理化学研究所
  • 年月日: 20131225-20131228
• [学会発表] B01トピカル：原子核衝突中における核子拡散の観測による、対称エネルギー密度依存性の測定 (2013)
  • 著者名/発表者名: 磯部忠昭
  • 学会等名: 第二回中性子星核物質ウィンタースクール＆研究会
  • 発表場所: 理化学研究所
  • 年月日: 20131225-20131228
• [学会発表] SAMURAI-TPC with GET system for next generation HIC experiments (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Isobe
  • 学会等名: French-Japanese LIA Symposium
  • 発表場所: Paris, France
  • 年月日: 20130930-20131003
• [学会発表] Probing Equation of State of Neutron-Rich Nuclear Matter (2013)
  • 著者名/発表者名: 村上哲也
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 高知大学
  • 年月日: 20130920-20130923
  • 招待講演
• [学会発表] Performance eveluation of a TPC for heavy-ion collision experiment at RIBF (2013)
  • 著者名/発表者名: 中塚徳継（村上、馬場、磯部、竹谷）
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 高知大学
  • 年月日: 20130920-20130923
• [学会発表] 高密度中性子過剰核物質の状態方程式(B01) (2013)
  • 著者名/発表者名: 村上哲也
  • 学会等名: Kick-off Symposium of the innovative area "Neutron Star"
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 20130912-20130913
• [学会発表] New Proposal using SAMURAI TPC (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Murakami
  • 学会等名: SAMURAI International Collaboration Workshop
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 20130909-20130910
• [学会発表] Pilot Experiments for SAMURAI-TPC Project and Current Status of TPC Construction (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Murakami
  • 学会等名: International Symposium on Nuclear Symmetry Energy 2013
  • 発表場所: Michigan State Univ., USA
  • 年月日: 20130722-20130726
  • 招待講演
• [学会発表] Opening Talk [RIBF ULIC-MiniWS027] (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Murakami
  • 学会等名: Nuclear MiniWS on symmetry-energy and nucleus-nucleus collision simulation
  • 発表場所: 理化学研究所
  • 年月日: 20130702-20130704
• [学会発表] H(R)IC experiment at RIBF - HIC simulation for RI collision experiment (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Isobe
  • 学会等名: Nuclear MiniWS on symmetry-energy and nucleus-nucleus collision simulation
  • 発表場所: 理化学研究所
  • 年月日: 20130702-20130704
• [学会発表] How to Probe Equation of State of Neutron-Rich Nuclear Matter
  • 著者名/発表者名: T. Murakami
  • 学会等名: {International Symposium on ”Neutron star matter in view of nuclear experiments and astronomical observations”
  • 発表場所: 京都大学基礎物理学研究所
• [学会発表] Nuclear Physics at RIBF
  • 著者名/発表者名: T. Isobe
  • 学会等名: 3rd RIKEN-Liverpool Symposium
  • 発表場所: Liverpool, UK
• [学会発表] SAMURAI: large acceptance spectrometer for experimental RI physics at RIKEN-RIBF
  • 著者名/発表者名: T. Isobe
  • 学会等名: Nuclear Physics Seminar at University of Liverpool
  • 発表場所: Univ. Liverpool, UK
• [学会発表] 原子核状態方程式の解明を目指した重イオン衝突実験へのPHITSの利用
  • 著者名/発表者名: 磯部忠昭
  • 学会等名: PHITS研究会
  • 発表場所: 日本原子力研究開発機構
• [学会発表] RIBF-SPiRITプロジェクトにおけるGET読み出し回路の利用
  • 著者名/発表者名: 磯部忠昭
  • 学会等名: 「第一回検出器交流会」
  • 発表場所: JAXA 宇宙科学研究所
• [備考] 実験で観測で解き明かす中性子星の核物質
  • URL: http://lambda.phys.tohoku.ac.jp/nstar/