稀ガンマ崩壊モード探索による宇宙における元素合成過程の解明

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15H02091
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 川畑 貴裕 京都大学, 理学研究科, 准教授 (80359645)
• 研究分担者: 久保野 茂 国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器研究センター, 客員主管研究員 (20126048) ; 伊藤 正俊 東北大学, サイクロトロン・ラジオアイソトープセンター, 准教授 (30400435) ; 松田 洋平 東北大学, サイクロトロン・ラジオアイソトープセンター, 助教 (50569043) ; 秋宗 秀俊 甲南大学, 理工学部, 教授 (60319829)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 実験核物理 / ガンマ崩壊幅 / 陽子非弾性散乱 / 逆運動学 / 元素合成

研究実績の概要

平成28年度には、直径15mm・厚さ0.3mmの固体水素標的の開発に成功した。これまで、東北大学が所有するガスハンドリング装置を借用して開発を行ってきたが、温度制御装置を組み込んだを組み込んだガスハンドリング装置を新規に完成させ、固体水素標的装置を完成させた。
この後、大阪大学核物理研究センターにおいて、本実験とおなじ実験セットアップによるテスト実験を実施した。その結果、反跳陽子検出器に改良が必要であることが判明した。
反跳陽子検出器の計数率耐性を高めるために、シリコン半導体検出器・シンチレーション検出器の細分化を行ったが、チャンネル数が増加したことにより、読み出し回路が複雑化し、信号を読み出せない故障チャンネルが発生した。原因の究明を行った所、各々の検出器から信号を読み出すコネクターの信頼性が問題であったことが判明した。コネクターの改良を行い全チャンネルの読み出しに成功した。また、反跳陽子が散乱点から放射状に放出されるのに対し、シンチレータは平面状に配置されていたため、反跳陽子が複数のシンチレータを発光させる事象が多く発生することが問題となった。そこで、シンチレーション検出器の配置を改良し球面状に配置することでこれを解決した。
固体水素標的と反跳陽子検出器の準備が完了したので、平成29年度早々にも10日間の本測定を実施する予定である。

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

計画通り、平成28年度中に固体水素標的装置、反跳陽子検出器の開発を完了した。

今後の研究の推進方策

平成29年度早々にも10日間の本測定を実施しデータを取得する。データ取得後は直ちに解析に着手し、炭素12核における稀ガンマ崩壊モードの探索を行う。これと並行して、不安定核である酸素14核における稀ガンマ崩壊モード探索実験の準備に着手する。

研究成果

• [雑誌論文] Time-Reversal Measurement of the p-Wave Cross Sections of the 7Be(n,α)4He Reaction for the Cosmological Li Problem (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Kawabata et al.
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 118 ページ: 052701
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.118.052701
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Direct measurement of the 7Be(n,α)4He reaction cross sections for the cosmological Li problem (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Kawabata, T. Furuno, T. Hashimoto, M. Ichikawa, M. Itoh, N. Iwasa, Y. Kanada-En'yo, A. Koshikawa, S. Kubono, E. Miyawaki, K. Mizutani, T. Morimoto, M. Murata, T. Nanamura1 S. Nishimura, R. Sawada, T. Takeda, M. Tsumura, K. Watanabe, and S. Yoshida
  • 学会等名: 7th International Conference on Heavy-Ion Collisions at Near-Barrier Energies (FUSION17)
  • 発表場所: Hobart, Tasmania, Australia
  • 年月日: 2017-02-20 – 2017-02-24
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] The first measurement of cross section for the 7Be(n,α)4He reaction near the threshold energy (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Kawabata, T. Furuno, M. Ichikawa , N. Iwasa, Y. Kanada-En'yo, A. Koshikawa, S. Kubono, E. Miyawaki, T. Morimoto, M. Murata, T. Nanamura, S. Nishimura, Y. Shikata, Y. Takahashi, T. Takeda, M. Tsumura, and K. Watanabe
  • 学会等名: International Nuclear Physics Conference (INPC2016)
  • 発表場所: Adelaide Convention Centre, Adelaide, Australia
  • 年月日: 2016-09-11 – 2016-09-16
  • 国際学会
• [学会発表] Search for the rare γ-decay mode in 12C (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Tsumura, T. Kawabata
  • 学会等名: he 14th International Symposium on Nuclei in the Cosmos XIV (NIC-XIV)
  • 発表場所: Toki Messe, Niigata, Japan
  • 年月日: 2016-06-19 – 2016-06-24
  • 国際学会