新星・超新星における元素合成過程にかかわる軽い不安定核の天体核反応率測定

2005 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 15204025
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
• 研究機関: 独立行政法人理化学研究所
• 研究代表者: 本林 透 独立行政法人理化学研究所, 本林重イオン核物理研究室, 主任研究員 (20116114)
• 研究分担者: 市原 卓 独立行政法人理化学研究所, 櫻井RI物理研究室, 副主任研究員 (60176302) ; 岸田 隆 独立行政法人理化学研究所, 櫻井RI物理研究室, 先任研究員 (20204852) ; 青井 考 独立行政法人理化学研究所, 本林重イオン核物理研究室, 研究員 (00311647) ; 柳澤 善行 独立行政法人理化学研究所, 本林重イオン核物理研究室, 研究員 (70360659) ; 武内 聡 独立行政法人理化学研究所, 本林重イオン核物理研究室, 基礎科学特別研究員 (30360580)
• 研究期間 (年度): 2003 – 2005
• キーワード: クーロン分解 / rp過程 / 爆発的水素燃焼 / RIビーム / 磁気双極子遷移 / 陽子捕獲反応 / 陽電子崩壊 / 新星

研究概要

理化学研究所加速器研究施設において行われた高速RI ビームを用いた実験結果の分析を行い、将来の研究へ向けた考察を行った。
1)クーロン分解法によるrp過程陽子捕獲反応の研究
不安定核^<23>Al,^<27>Pのクーロン分解反応の実験結果をもとに、爆発的水素燃焼過程の天体核反応率を決定した。両反応が陽電子崩壊より速くなる温度・密度条件を求め、新星やX線バーストの天体モデルと比較したところ、新星では大半の場合陽電子崩壊が勝り、X線バーストでは陽子捕獲が優勢であることがわかった。
2)クーロン分解反応機構の研究
^8B核のクーロン分解反応における磁気双極子(M1)、電気四重極子(E2)、および核力励起の寄与を求めるため、従来行った鉛標的に加えて、液体水素および液体ヘリウム標的による分解反応の実験を行った。これは、陽子捕獲反応に結果を焼き直すために必要な情報を得ることが目的である。弾性散乱の角度分布を導出し、光学ポテンシャルによる解析を行った。特に、鉛標的の場合は、従来用いていた光学ポテンシャルが結果を再現することを見いだし、従来の解析が正しいことを確認できた。理論研究者との議論から、微視的反応理論による解析から多階段過程の寄与が、従来言われていた直接反応の結果とクーロン分解反応の結果の違いを解消する可能性が高いことが明らかとなった。
3)磁気双極子遷移を導出する方法の開発
爆発的水素燃焼の核反応では基底状態とM1・E2混合遷移で結ばれている共鳴が重要なことが多い。M1、E2クーロン分解の散乱角度分布の違いを用いて両者の寄与を分離する方法を発案し、シミュレーションによる有効性の検証に基づき実験を提案し、理研の課題採択委員会によって承認された。

研究成果

• [雑誌論文] Low-energy cross section of the ^7Be(p, γ )^8B solar fusion reaction from the Coulomb dissociation of ^8B (2006)
  • 著者名/発表者名: F.Shumann 他
  • 雑誌名: Physical Review C73 ページ: 015806
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Study of the ^<26>Si(p, γ )^<27>P reaction through Coulumb dissociation of ^<27>P (2006)
  • 著者名/発表者名: Y.Togano 他
  • 雑誌名: European Physical Journal A27 ページ: 233-236
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Low-energy cross section of the ^7Be(p, γ)^8B solar fusion reaction from the Coulomb dissociation of ^8B (2006)
  • 著者名/発表者名: F.Shumann, et al.
  • 雑誌名: Physical Review C73 ページ: 015806
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Study of the^<26>Si (p, γ)^<27>P reaction through Coulumb dissociation of ^<27>P (2006)
  • 著者名/発表者名: Y.Togano, et al.
  • 雑誌名: European Physical Journal A27 ページ: 233-236
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Liquid hydrogen and helium targets for radioisotope beams at RIKEN (2005)
  • 著者名/発表者名: H.Ryuto 他
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods A555 ページ: 1-5
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Coulomb Dissociation of ^<23>Al for the stellar ^<22>Mg(p, γ )^<23>Al reaction (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Gomi 他
  • 雑誌名: Nuclear Physics A758 ページ: 761
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Liquid hydrogen and helium targets for radioisotope beams at RIKEN (2005)
  • 著者名/発表者名: H.Ryuto, et al.
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods A555 ページ: 1-5
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Coulomb Dissociation of ^<23>Al for the stellar ^<22>Mg (p,γ)23Al reaction (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Gomi, et al.
  • 雑誌名: Nuclear Physics A758 ページ: 761
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より