超重元素合成の核反応機構

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13640278
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 阿部 恭久 京都大学, 基礎物理学研究所, 助教授 (80000868)
• キーワード: 超重元素合成 / 重イオン核融合 / 散逸動力学 / ランジュバン方程式 / 複合核反応 / 統計理論 / 核分裂

研究概要

超重元素合成は、重イオン核融合反応を用いて行われる。従って理論的予言を行うためには、融合確率及び形成された複合核が分裂を起こさず生き残る残留確率を正確に計算することが要求される。前者については研究代表者等によって、すでに「2段階模型」が提唱されている。後者については、統計模型を用いることが考えられるが、超重元素の残留確率が極めて小さいので、これを正確に求めるのは至難である。
1.今年度はまずこの問題を解決した。時間に依存するBatemann方程式から出発し、これを高精度で時間積分することによって、極く小さな反応経路についても正確に求めることを可能にした。この新しいアルゴリズムに従って統計崩壊に関する新しい電算機プログラムを作成し、既存のもの及びよく知られた実験データとの比較によりプログラムが正しく作動していることを確認し、これをComputer Physics Communication誌に公開した。〔11.研究発表参照〕
2.さらに、これを核融合反応確率計算と組み合わせ、超重元素残留断面積を計算し、GSIの系統的実験(Z≦112)をよく再現することに成功した。この手法を用いて、未知元素Z=113及び114について残留断面積の励起関数を予言し、実験条件の設定の助けとすると共に、その検証を待っている。〔Phys.Rev.Lettersへ投稿中〕
3.核融合過程を逆Kramers過程と捕らえ、クーロン障壁越えも考慮に入れて、Arrhenius型の公式を導くことに成功した。〔11.研究発表参照〕現在、この公式を用いた融合確率の実験との対比を試みている。

研究成果

• [文献書誌] Y.Abe: "On Theoretical Problems in Synthesis of Superheavy Elements"Acta Physica Polonica. B34. 1927-1945 (2003)
• [文献書誌] Y.Abe: "Theory of fusion hindrance and synthesis of the superheavy elements"Nucl.Phys.. A722. 241C-247C (2003)
• [文献書誌] D.Boilley: "Inverse Kramers formula and fusion dynamics of heavy ions"Eur.Phys.J.. A18. 627-631 (2003)
• [文献書誌] B.Bouriquet et al.: "KEWPlE : a dynamical cascade code for decaying excited compound nuclei"Comp.Phys.Comm.. (to appear).
• [文献書誌] Y.Abe: "Theoretical Predictions of Residue Cross Sections for Superheavy Elements"Nucl.Phys.. (to appear).
• [文献書誌] B.Bouriquet: "Theoretical Predictions of Cross Sections of the Superheavy Elements"Prog.Theor.Phys.Suppl.. (to appear).
• [文献書誌] Y.Abe: "Proc.NATO Advanced Studies Institute"Kluwer Academic Publishers (to appear).