大きくスピン偏極した低速不安定核ビームの生成とその応用

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11304014
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 旭 耕一郎 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (80114354)
• 研究分担者: 酒井 健二 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (40272661)
• キーワード: 不安定核ビーム / 磁気モーメント / 電気四重極モーメント / 原子ビーム / スピン偏極 / 入射核破砕反応 / 超微細相互作用 / 磁気共鳴

研究概要

入射核破砕反応によって生成する広範な不安定領域の原子核に大きなスピン偏極を付与する方法を開発し、これを用いて不安定核の磁気モーメントおよび電気四重極モーメントを系統的に測定し、これまで行なってきた不安定領域の核構造の研究をさらに広い核領域に拡大する。また、偏極放射性イオンをプローブとした凝縮系の研究への応用の道をひらく。
これを実現するため、中性不安定核原子をノズルから噴射し原子の磁気モーメントと磁場との相互作用を利用して原子スピンを選別した上で低磁場中の高周波遷移によって核スピンに偏極を移す。本年度は、停止材気体中に不安定核を一旦停止させ中性原子となった不安定核を含む気体を噴射する方法を詳細検討し、その装置の設計・製作を行なった。ノズルの形状とサイズを適切に選ぶ事により、噴射後の原子の平均速度約320m/s、縦方向分布温度約2Kを狙う設計が得られている。また、こうして得られる原子ビームの速度分布をレーザー光を用いて調べる手法とその装置の整備を行なった。次いで昨年度に着手した磁場計算とその中での中性原子の軌道計算をより現実的な条件のもとで進めた結果、質量領域A〜40の不安定核原子に対して約30%の全系(ノズルからスピン分析後の収集点まで)収集効率が期待できる事がわかった。今後、不安定核ビームを用いたテストなど、より実際の状況に即した条件のもとでこれを検証、改良していく必要がある。
また、入射核破砕反応自身によって生成されるスピン偏極を用いた核モーメント測定も併せて実施し、^<17>Cのg因子について|g|=0.5057±0.0037(暫定値)を得て、この中性子過剰核に関して論争となっていたスピン値が、I=3/2であることが明らかとなった。

研究成果

• [文献書誌] K.Asahi,H.Ogawa,K.Sakai et al.: "Nuclear Moments Measurements with Polarzed Radioactive Beams"Proceedings of the Fourth International Workshop on Laser Spectroscopy on Beams of Radioactive Nuclei. 127-134 (2000)
• [文献書誌] K.Asahi,H.Yoshimi,K.Sakai et al.: "Fundamental Physics with Polarized Nuclear Spins"Czechoslovak Journal of Physics. 50Suppl.S1. 179-186 (2000)
• [文献書誌] 旭耕一郎: "Nuclear and fundamental physics with spin-polarized nuclei"原子核研究. 44. 45-63 (2000)
• [文献書誌] K.Asahi,K.Sakai,H.Ogawa et al.: "Electromagnetic moments of netron-rich nuclei measured with polarized radioactive ion beams"Nucl.Phys.A. (出版予定). (2001)
• [文献書誌] H.Ogawa,K.Sakai,H.Ueno et al.: "Electric quadrupole moment of ^<17>B and magnetic moment of ^<15>C"Nucl.Phys.A. (出版予定). (2001)
• [文献書誌] K.Asahi: "RIKEN radioactive beam facility and polarized radioactive beams"Prog.Part.Nucl.Phys.. (出版予定). (2001)
• [文献書誌] K.Asahi and K.Matsuta: "Nuclear electromagnetic moments-β-NMR and its applications"Nucl.Phys.A. (出版予定). (2001)