2020 年度研究成果報告書

重元素合成過程はどのように終焉するのか？ー遅発核分裂測定器による開拓研究ー

研究課題

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研究課題/領域番号	18H03711
研究種目	基盤研究(A)
配分区分	補助金
応募区分	一般
審査区分	中区分15:素粒子、原子核、宇宙物理学およびその関連分野
研究機関	大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構
研究代表者	宮武宇也大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 教授 (50190799)
研究分担者	平山賀一大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 研究機関講師 (30391733) SCHURY P.H 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 助教 (30462724) 渡邉裕大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 准教授 (50353363)
研究期間 (年度)	2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード	早い中性子捕獲過程 / 精密質量測定 / GAGG検出器 / 超微細構造測定
研究成果の概要	天体における早い中性子捕獲(r-)過程における核分裂の影響を調べて、重元素合成とその起源天体の解明を目指す開拓的研究を行った。超重核近傍の未知中性子過剰核はウランビームとアクチナイド標的による核反応で生成し、元素選択型質量分離器(KISS)によって分離・収集、その後のβ遅延核分裂崩壊を測定する。核分裂障壁や分裂片分布から、r-過程終端部の詳細を明らかにする予定だ。本研究により、高効率・高エネルギー分解能でβ線を測定する新たな検出器ー読出系を完成。並行して飛行時間測定法による精密質量測定システム(MRTOF)を整備した。キュリウム標的の使用許可が降り次第、本測定を開始できる状況になった。
自由記述の分野	原子核物理
研究成果の学術的意義や社会的意義	金・白金・ウランなどの重元素の起源は、超新星爆発や中性子合体などの爆発的天体環境における早い中性子捕獲(r-)過程だと考えられているが、定量的理解は出来てない。そこでr-過程終端部での重元素生成を調べるため、極めて重い中性子過剰核を人工的に生成し、β遅発核分裂を測定を目指して開拓的研究を開始した。これまでの研究・開発の蓄積をもとにした、世界に先駆けた研究である。具体的には核分裂を詳細に調べるための高性能検出器の開発、未知重元素同位体の精密質量測定を行うシステムの設置を行った。今後の実験によって、中性子星合体で予測されている核分裂起源の重元素生成に定量的な判断が下せるようになるだろう。