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2021 年度 実績報告書

極端環境下における元素合成過程の解明

研究課題

研究課題/領域番号 19H05604
研究機関大阪大学

研究代表者

川畑 貴裕  大阪大学, 大学院理学研究科, 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, 仁科加速器科学研究センター, 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, 教授 (30400435)
松田 洋平  甲南大学, 理工学部, 准教授 (50569043)
秋宗 秀俊  甲南大学, 理工学部, 教授 (60319829)
研究期間 (年度) 2019-06-26 – 2024-03-31
キーワードトリプルアルファ反応 / 元素合成 / アクティブ標的 / 中性子ビーム
研究実績の概要

12Cの3-1状態のγ崩壊確率を測定し、高温度環境下におけるトリプルアルファ反応率を評価した学術論文をPhys. Lett. B誌上において公表した。また、この測定のために開発してきたGAGGシンチレータを用いた荷電粒子検出器の性能についての論文をJournal of Instrumentation誌上において公表した。
高密度環境下におけるトリプルアルファ反応率を決定するために、新しく開発したMAIKo+アクティブ標的を用いて12C(n,n')反応の測定を初めて実施した。実験は大阪大学工学部のOKTAVIAN施設において実施した。設計段階での想定よりも大きなドリフト電場の歪みが検出され、測定精度の低下が懸念されたが、データ解析アルゴリズムを見直すことで目標の検出効率を達成したことを確認した。
また、ルーマニア国立IFIN-HH研究所において、国際共同研究として、ホイル状態を経由するトリプルアルファ反応率の測定を行った。近年、これまで採用されてきた値を50%も上方修正するデータが報告されており、その真偽を確認する上で、極めて重要なデータを取得した。この測定には、我々が新規に開発した大面積シリコン半導体検出器アレイSAKRAを投入した。我々独自の波形解析技術を導入することにより、当初の期待以上の精度のデータが得られた。
東北大学サイクロトロン・ラジオアイソトープセンターでは、可変エネルギー単色中性子源の開発を継続した。概ね、当初の期待通りの中性子強度を得られることを確認した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

2019年度に、アクティブ標的開発の専門的知識を有する研究協力者の雇用が遅れたため、MAIKoアクティブ標的の大型化計画の開始が遅延した。これに伴って、計画全体の進捗が当初の予定に比べてやや遅延しているが、開発に着手して以降は、概ね順調に進捗している。

今後の研究の推進方策

信号波高MAIKo+アクティブ標的が実用段階に達した。しかし、設計段階での想定よりも大きなドリフト電場の歪みが検出された。解析アルゴリズムの改良により歪みの補正を行うことが出来たが、原理的には、ソフトウエア補正に頼るべきではない。早急に、原因を調査して対策を施し、ドリフト電場の一様性の改善を図る。
東北大学サイクロトロン・ラジオアイソトープラジオアイソトープセンターでは、冷却水素標的の開発を継続し、可変エネルギー中性子ビーム強度のさらなる向上を目指す。
MAIKo+アクティブ標的と可変エネルギー単色中性子源の準備が整い次第、高密度環境下におけるトリプルアルファ反応率の測定実験を実施する。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 1件)

  • [国際共同研究] ブリュッセル自由大学(ベルギー)

    • 国名
      ベルギー
    • 外国機関名
      ブリュッセル自由大学
  • [国際共同研究] IFIN-HH研究所/ELI-NP研究所(ルーマニア)

    • 国名
      ルーマニア
    • 外国機関名
      IFIN-HH研究所/ELI-NP研究所
  • [雑誌論文] First experimental determination of the radiative-decay probability of the 3-1 state in 12C for estimating the triple alpha reaction rate in high temperature environments2021

    • 著者名/発表者名
      Tsumura M.、Kawabata T.、Akimune H.、Itoh M.、Kubono S.、Matsuda Y.、et al.
    • 雑誌名

      Physics Letters B

      巻: 817 ページ: 136283~136283

    • DOI

      10.1016/j.physletb.2021.136283

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Response of the GAGG(Ce) scintillator to charged particles compared with the CsI(Tl) scintillator2021

    • 著者名/発表者名
      Furuno T.、Koshikawa A.、Kawabata T.、Itoh M.、Kurosawa S.、Morimoto T.、Murata M.、Sakanashi K.、Tsumura M.、Yamaji A.
    • 雑誌名

      Journal of Instrumentation

      巻: 16 ページ: P10012~P10012

    • DOI

      10.1088/1748-0221/16/10/P10012

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Search for alpha condensed states in 13 C using alpha inelastic scattering2021

    • 著者名/発表者名
      Inaba K、Sasamoto Y、Kawabata T、Fujiwara M、Funaki Y、Hatanaka K、Itoh K、Itoh M、Kawase K、Matsubara H、Maeda Y、Suda K、Sakaguchi S、Shimizu Y、Tamii A、Tameshige Y、Uchida M、Uesaka T、Yamada T、Yoshida H P
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: 2021 ページ: -

    • DOI

      10.1093/ptep/ptab102

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Candidates for the 5α condensed state in 20Ne2021

    • 著者名/発表者名
      Adachi S.、Fujikawa Y.、Kawabata T.、Akimune H.、Doi T.、Furuno T.、Harada T.、Inaba K.、Ishida S.、Itoh M.、Iwamoto C.、Kobayashi N.、Maeda Y.、Matsuda Y.、Murata M.、Okamoto S.、Sakaue A.、Sekiya R.、Tamii A.、Tsumura M.
    • 雑誌名

      Physics Letters B

      巻: 819 ページ: 136411~136411

    • DOI

      10.1016/j.physletb.2021.136411

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 12C(n, n')12C(0+2) 断面積の測定のための大型アクティブ標的MAIKo+の開発2022

    • 著者名/発表者名
      氷見香奈子
    • 学会等名
      日本物理学会第77回年次大会(2022年)
  • [学会発表] 単色中性子源開発におけるDigitizerを用いたデータ収集2022

    • 著者名/発表者名
      今間可奈子
    • 学会等名
      日本物理学会第77回年次大会(2022年)
  • [学会発表] GAGGシンチレータの波形解析による粒子識別法の開発 (2)2022

    • 著者名/発表者名
      坂梨公亮
    • 学会等名
      日本物理学会第77回年次大会(2022年)
  • [学会発表] MAIKo アクティブ標的における3方向読み出し機構の開発2022

    • 著者名/発表者名
      宮本憲伸
    • 学会等名
      日本物理学会第77回年次大会(2022年)
  • [学会発表] 重陽子非弾性散乱を用いた12Cの3-1状態のガンマ崩壊確率測定の検討2022

    • 著者名/発表者名
      本多祐也
    • 学会等名
      日本物理学会第77回年次大会(2022年)
  • [学会発表] Revised Triple Alpha Reaction Rate in High Temperature Environments2021

    • 著者名/発表者名
      T. Kawabata
    • 学会等名
      16th International Symposium on Nuclei in the Cosmos (NIX-XVI)
    • 国際学会
  • [学会発表] 大立体角Si検出器アレイ(SAKRA)を用いた低エネルギー荷電粒子の波形弁別2021

    • 著者名/発表者名
      坂梨公亮
    • 学会等名
      日本物理学会2021年秋季大会
  • [学会発表] 20Ne原子核におけるアルファ凝縮状態の同定2021

    • 著者名/発表者名
      足立智
    • 学会等名
      日本物理学会2021年秋季大会

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公開日: 2023-12-25  

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