強い相互作用で探る原子核中の弱い相互作用による遷移

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 22540310
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 藤田 佳孝 大阪大学, 核物理研究センター, 准教授 (60093457)
• 研究分担者: 民井 淳 大阪大学, 核物理研究センター, 准教授 (20302804)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: ガモフテラー遷移 / 荷電交換反応 / ベータ崩壊 / 高分解能(3He,t)反応 / 荷電スピン / 鏡映核 / 弱い相互作用 / 国際研究者交流・スペイン・アメリカ・トルコ

研究実績の概要

宇宙でのミクロで動的な元素合成に目を向けると、弱い相互作用の働き、特に原子核でのガモフテラー(GT)遷移の寄与が大きい。超新星爆発等に伴う高温高密度状態でのニュートリノ起源の元素合成はその典型例である。ベータ崩壊の研究では、半減期から GT遷移強度の絶対値が決まるが、高励起状態への遷移を研究できない。
そこで強い相互作用で起こる (3He,t)荷電交換反応が逆ベータ崩壊のように振る舞い、しかも高励起状態への遷移の研究が可能であることに目をつけた。弱い相互作用で起こるGT遷移の詳細を、ベータ崩壊の研究と比較しながら、強い相互作用で起こる高分解能荷電交換反応を用い研究する。原子核・GT遷移の全体像を理解しようとしている。
sd-殻核とpf-殻核にまたがる構造を持つ、40Arから40Kへの(3He,t)反応で調べた GT遷移の強度に、鏡映で相補関係にあるベータ崩壊の研究結果とで、20％程度とかなり大きな不一致が見られた。殻モデル計算を参照し、これらの不一致は、sd-殻とpf-殻の波動関数の干渉で説明できる事がわかった (Phys. Rev. C 誌)。
フランス・GANIL研究所でのpf-殻核 56Zn-->56Cuのベータ崩壊を陽子崩壊を通して調べた。その結果と鏡映関係にある 56Fe(3He,t)56Co反応の結果で大幅な不一致が見られた。56Cuのガンマー崩壊の結果も含めた解析で、新しいベータ崩壊のモード"delayed-gamma-proton decay"の存在に由来する事がわかった (Phys. Rev. Let. 誌)。
A=42-54の4種類の荷電スピン T=1 のpf-殻核からのベータ崩壊の結果と、鏡映関係にある(3He,t)反応の結果を丁寧に比較した。個々のGT遷移は少しばらつくが、全体としてきれいな対称性が見られた (Phys. Rev. C 誌)。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Tz = -1 → 0 β decays of 54Ni, 50Fe, 46Cr, and 42Ti and comparison with mirror (3He,t) measurements (2015)
  • 著者名/発表者名: F. Molina, B. Rubio, Y. Fujita, W. Gelletly, J. Agramunt, A. Algora, J. Benlliure, E. Casarejos, H. Geissel, J. Gerl, I. Kojouharov, H. Matsubara, A.I. Morales, Y. Oktem, D. Pauwels, D. P´erez-Loureiro, S. Pietri, Zs. Podoly´ak, W. Prokopowicz, D. Rudolph, H. Schaffner, S.J. Steer, J.L. Tain, A. Tamii et al.
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW C 巻: 91 ページ: 014301 1-19
  • DOI: 10.1103/PhysRevC.91.014301
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Observation of Muonic X-rays of Cosmic-Ray Muons Stopped in Al and Fe Targets (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshihiro Shimbara, Teiichiro Matsuzaki, Kosuke Abe, Yoshitaka Fujita, Jun Goto, Takeshi Itoh, Naoki Kikukawa, Masayuki Nagashima, Yoshihiro Nakamura, Toshiyuki Ogura, Takashi Ohtsubo, Susumu Ohya, Taku Sakai, Daishiro Sera, Shinji Suzuki, Kosumo Takeda, Azumi Yajima, and Takenori Yoshikawa
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 84 ページ: 034301 1-5
  • DOI: 10.7566/JPSJ.84.034301
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low-energy electric dipole response in 120Sn (2015)
  • 著者名/発表者名: A.M. Krumbholz, P. von Neumann-Cosel, T. Hashimoto, A. Tamii, T. Adachi, C.A. Bertulani, H. Fujita, Y. Fujita, E. Ganioglu, K. Hatanaka, C. Iwamoto, T. Kawabata, N.T. Khai, A. Krugmann, D. Martin, H. Matsubara, R. Neveling, H. Okamura, H.J. Ong, I. Poltoratska et al.
  • 雑誌名: Physics Letters B 巻: 744 ページ: 7-12
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2015.03.023
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Precision evaluation of the 71Ga(νe,e') solar neutrino capture rate from the (3He,t) charge-exchange reaction (2015)
  • 著者名/発表者名: D. Frekers, T. Adachi, H. Akimune, M. Alanssari, B.A. Brown, B.T. Cleveland, H. Ejiri, H. Fujita, Y. Fujita, M. Fujiwara, V.N. Gavrin, M.N. Harakeh, K. Hatanaka, M. Holl, C. Iwamoto, A. Lennarz, A. Okamoto, H. Okamura, T. Suzuki, and A. Tamii
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW C 巻: 91 ページ: 034608 1-7
  • DOI: 10.1103/PhysRevC.91.034608
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Gamow-Teller transitions in the A = 40 isoquintet of relevance for neutrino captures in 40Ar (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Karakoc, R.G.T. Zegers, B.A. Brown, Y. Fujita, T. Adachi, I. Boztosun, H. Fujita, M. Csatl´os, J.M. Deaven, C.J. Guess, J. Guly´as, K. Hatanaka, K. Hirota, D. Ishikawa, A. Krasznahorkay, H. Matsubara, R. Meharchand, F. Molina, et al.
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW C 巻: ８９ ページ: 064313 1-7
  • DOI: 10.1103/PhysRevC.89.064313
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Observation of the β-Delayed γ-Proton Decay of 56Zn and its Impact on the Gamow-Teller Strength Evaluation (2014)
  • 著者名/発表者名: S.E.A. Orrigo, B. Rubio, Y. Fujita, B. Blank, W. Gelletly, J. Agramunt, A. Algora, P. Ascher, B. Bilgier, L. C´aceres, R.B. Cakirli, H. Fujita, E. Ganioglu, M. Gerbaux, J. Giovinazzo, S. Gr´evy, O. Kamalou, H.C. Kozer, L. Kucuk, T. Kurtukian-Nieto, F. Molina, L. Popescu et al.
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW LETTERS 巻: 112 ページ: 222501 1-5
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.112.222501
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Half-Life Systematics across the N=126 Shell Closure: Role of First-Forbidden Transitions in the β Decay of Heavy Neutron-Rich Nuclei (2014)
  • 著者名/発表者名: A.I. Morales, J. Benlliure, T. Kurtukian-Nieto, K.-H Schmidt, E. Casarejos, N. Al-Dahan, A. Algora, N. Alkhomashi, H. ´Alvarez-Pol, G. Benzoni, A. Blazhev, P. Boutachkov, A.M. Bruce, Y. Fujita, A.B. Garnsworthy, W. Gelletly, F. Molina, D. Mucher, B. Rubio, H. Shaffner, S.J. Steer, A. Tamii et al.
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW LETTERS 巻: 113 ページ: 022702 1-5
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.113.022702
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gamow-Teller transition strengths from 56Fe extracted from the 56Fe(t,3He) reaction (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Scott, Y. Shimbara, Sam M. Austin, D. Bazin, B.A. Brown, J.M. Deaven, Y. Fujita, C.J. Guess, S. Gupta, G.W. Hitt, D. Koeppe, R. Meharchand, M. Nagashima, G. Perdikakis, A. Prinke, M. Sasano, C. Sullivan, L. Valdez, and R.G.T. Zegers
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW C 巻: 90 ページ: 025801 1-8
  • DOI: 10.1103/PhysRevC.90.025801
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low-energy collective Gamow-Teller states and isoscalar pairing interaction (2014)
  • 著者名/発表者名: C.L. Bai, H. Sagawa, G. Col`o, Y. Fujita, H.Q. Zhang, X.Z. Zhang, and F.R. Xu
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW C 巻: 90 ページ: 054335 1-12
  • DOI: 10.1103/PhysRevC.90.054335
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Beta Decay Study of the Tz = -2 56Zn Nucleus and the Determination of the Half-Lives of a Few fp-shell Nuclei (2014)
  • 著者名/発表者名: B. Rubio, S.E.A. Orrigo, L. Kucuk, A. Montaner-Piz`a, Y. Fujita, H. Fujita, B. Blank, W. Gelletly, T. Adachi, P. Ascher, L. C´aceres, G. de France, J. Giovinazzo, S. Gr´evy, H.C. Kozer, F.M. Marqu´es, F. Molina, L. Popescu, R. Raabe, G. Susoy, C. Stodel, T. Suzuki, A. Tamii, and J.C. Thomas et al.
  • 雑誌名: Nuclear Data Sheets 巻: 120 ページ: 37-40
  • DOI: 10.1016/j.nds.2014.06.135
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Beta decay of exotic Tz = -1, -2 nuclei: the interesting case of 56Zn (2014)
  • 著者名/発表者名: S.E.A. Orrigo, B. Rubio, Y. Fujita, B. Blank, W. Gelletly, J. Agramunt, A. Algora, P. Ascher, H. Fujita, E. Ganioglu, M. Gerbaux, J. Giovinazzo, T. Kurtukian-Nieto, F. Molina, L. Popescu, G. Susoy, C. Stodel, T. Suzuki, A. Tamii et al.
  • 雑誌名: EPJ Web of Conferences 巻: 66 ページ: 02077 1-4
  • DOI: 10.1051/epjconf/20146602077
  • オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Pygmy Dipole Resonance and Dipole Polarizability in 90Zr (2014)
  • 著者名/発表者名: C. Iwamoto, A. Tamii, H. Utsunomiya, H. Akimune, H. Nakada, T. Shima, T. Hashimoto, T. Yamagata, T. Kawabata, Y. Fujita, H. Matsubara, T. Suzuki, H. Fujita, Y. Shimbara, M. Nagashima, M. Sakuda, T. Mori, T. Izumi, A. Okamoto, T. Kondo, T.-W. Lui, B. Bilgier, H. C. Kozer, and K. Hatanaka
  • 雑誌名: AIP Conference Proceedings 巻: 1594 ページ: 426-431
  • DOI: 10.1063/1.4874105
• [雑誌論文] Beta decay of the exotic Tz = 2, 56Zn nucleus and half-life of various proton-rich Tz = 1 nuclei (2014)
  • 著者名/発表者名: S.E.A. Orrigo, B. Rubio, F. Molina, Y. Fujita, B. Blank, P. Ascher, J. Giovinazzo, S. Gr´evy, T. Kurtukian-Nieto, W. Gelletly, B. Bilgier, R.B. Cakirli, E. Ganioglu, H.C. Kozer, L. Kucuk, G. Susoy, L. C´aceres, O. Kamalou, C. Stodel, J.C. Thomas, H. Fujita, T. Suzuki, A. Tamii, L. Popescu, and A.M. Rogers
  • 雑誌名: Acta Physica Polonica B 巻: 45 ページ: 355-362
  • DOI: 10.5506/APhysPolB.45.355
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Identification of Cluster-like Structure by the Comparison of Gamow-Teller and E0 Transitions (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Fujita
  • 学会等名: International Molecule-type Workshop "Structure and reaction of light Exotic Nuclei"
  • 発表場所: Yukawa Institute, Kyoto Univ., Kyoto, Japan
  • 年月日: 2015-01-06 – 2015-01-23
• [学会発表] Nuclear Structure Reflected in Gamow-Teller Transitions (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Fujita
  • 学会等名: Progress in Nuclear Shell Model Calculations in CNS-RIKEN collaboration
  • 発表場所: RIKEN Nishina Hall, Wako, Saitama, Japan
  • 年月日: 2014-11-26 – 2014-11-28
  • 招待講演
• [学会発表] Charge Exchange Reaction at an Intermediate Incoming Energy (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Fujita
  • 学会等名: 4th Joint Meeting of Nuclear Physics Division APS & JPS
  • 発表場所: Hilton Waikoloa Village, Hawaii Island, USA
  • 年月日: 2014-10-07 – 2014-10-11
  • 招待講演
• [学会発表] Observation of Low- and HIgh-Energy Gamow-Teller Phonon Excitations in Nuclei (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Fujita
  • 学会等名: Erice International School of Nuclear Physics
  • 発表場所: E. Majorana Foundation and Center for Scientific Culture, Erice, Italy
  • 年月日: 2014-09-16 – 2014-09-24
• [学会発表] Gamow-Teller Excitations Studied by the Weak and Strong Interactions (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Fujita
  • 学会等名: Zakopane Conference on Nuclear Physics
  • 発表場所: Hotel Antalowka, Zakopane, Poland
  • 年月日: 2014-08-31 – 2014-09-07
  • 招待講演
• [備考] Welcome to Yoshi Fujita's Home Page !
  • URL: http://www.rcnp.osaka-u.ac.jp/~fujita/
• [備考] 大阪大学核物理研究センター 原子核実験グループ
  • URL: http://www.rcnp.osaka-u.ac.jp/Divisions/np1-a/index.html