研究概要 |
質量が太陽の10倍を越える星は、超新星爆発を起こし寿命を終える。鉄より重い(質量数の大きな)ウランまでの元素の起源は、この超新星爆発に求められている。地球の半分程度の大きさに成長した鉄等のコアーが、1秒程度で10km程の中性子星に変わる。コアーの急激な収縮で一気に重力エネルギーが大量に放出され、星の大爆発となる。このとき、数10億度に達する恒星内部では、地上とは異なり、ベーター崩壊及びその逆過程がエネルギー的に低い状態から高い状態に進行し得る(遷移できる)。そこで最も重要な役割を果たすのが、ガモフテラー遷移である。コアーが崩壊を始めると、一部では鉄のようなエネルギー的に低い原子核からマンガン、クローム、チタン、そしてカルシュームというように、元素合成と逆向きに原子番号の低い方向にガモフテラー遷移による反応が進み、他方では、ニュートリノ起因の逆ベーター崩壊による重元素の合成が進む。これらのガモフテラー遷移は、原子核を励起する方向に進むため、地上で自然に起こるベーター崩壊からは研究できない。 阪大RCNPで行っている(3He,t)荷電交換反応においては、ガモフテラー遷移の遷移強度が得られることが知られている。従来の研究では、個々の遷移を分離するための分解能不足が問題となっていた。分散整合法の導入により得られた、30keVという従来比1桁高い世界最高分解能を活用し、上記超新星爆発の発端となるコアー崩壊に関わるfpシェル核、特にチタン46、クローム50、鉄54、ニッケル62、64、及びより軽い核についてガモフテラー遷移を調べる為の実験を行い、データ解析をすすめた。 クローム原子核に対しては、A=50の同重原子核における荷電対称性がよいことを考慮し、ベーター崩壊実験の半減期と、(3He,t)荷電交換反応から得られるガモフテラー遷移の相対強度分布を融合する解析を行った。それにより、コアー崩壊に重要となるガモフテラー遷移の絶対強度を導出することに成功した(Phys.Rev.Lett.95)。またチタン46についても研究成果をまとめた(Phys.Rev.C 73)。 研究成果を国際会議でも発表している。2006年1月のヒルシェックでの「宇宙物理と原子核構造」の会議では、上記成果が招待講演となった。
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