新元素の発見に向けたイオン蓄積リング法の基礎開発

2018 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 16K13799
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
• 研究機関: 埼玉大学
• 研究代表者: 山口 貴之 埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (10375595)
• 研究協力者: 森本 幸司 理化学研究所, 仁科加速器科学研究センター, チームリーダー (00332247) ; 西室 国光 埼玉大学, 理工学研究科, 大学院生
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 実験核物理 / ショットキーピックアップ / イオン蓄積リング

研究成果の概要

本研究は、次世代の新元素の識別方法として、蓄積リングに新元素を蓄積し、ショットキーピックアップ法によって新元素を１個から確実に識別する方法を提案する。蓄積リングに新元素を周回させられれば、たとえ短寿命のうちにアルファ崩壊しても親核を一義的に同定することができる。本研究は、この方法を実現に近づけるために、ショットキーピックアップの基礎研究を行うことを目的とした。本研究では、共鳴空洞の高感度化、小型化を目指し、3次元電磁場シミュレーションを行い、プロトタイプを設計製作およびオフライン試験を行った。その結果、陽子1個を1.5秒で識別することができる性能を得た。

自由記述の分野

原子核物理学

研究成果の学術的意義や社会的意義

理研加速器の大強度ビームと気体充填型反跳分離装置GARISを用いた10年以上にもおよぶ長期実験において、原子番号113番元素が合成され、ニホニウムと命名されるに至った。この実験ではニホニウムからα崩壊連鎖して放出されるα粒子の相関を用いて、合成が証明された。しかし、今後の新元素探索に於いて合成確率が下がること、また、崩壊中に核分裂する確率があることから、新しい識別方法が望まれている。本研究では蓄積リング中に周回させた新元素を1粒子から同定するショットキーピックアップ法の開発を行った。開発したショットキーでは約1.5秒で陽子1個を識別できるため、新しい新元素合成実験に向けて応用が期待される。