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2016 年度 実績報告書

113番元素の第一イオン化エネルギー決定に向けた新しい測定手法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 26390119
研究機関国立研究開発法人日本原子力研究開発機構

研究代表者

佐藤 哲也  国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 先端基礎研究センター, 研究副主幹 (40370382)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワードイオン化エネルギー / 超重元素 / ローレンシウム / 相対論効果 / アクチノイド
研究実績の概要

原子番号が100を超える重い元素は、重イオンビーム核融合反応によってしか生成することができない。生成した同位体はすべて短寿命であり、生成率も数分~数秒に一個と非常に低いため、その化学的性質はよくわかっていない。原子の性質をあらわすもっとも基本的な物理量である第一イオン化エネルギーについても、このような実験の難しさから、これまでに測定された例はなかった。
本研究では、こういった重い元素領域に適用可能な新しい測定手法を確立し、113番元素ニホニウムと似た価電子配置をとる103番元素ローレンシウムをはじめとする重アクチノイド元素の第一イオン化エネルギーの実験的決定を試みた。
本研究では、高温の金属表面で起こる表面電離過程に着目した。同過程における第一イオン化エネルギーとイオン化効率の相関関係を利用した手法を開発することに成功した。本手法を用いることで、103番元素ローレンシウムの第一イオン化エネルギーを決定することに成功した。この結果は、原子番号が100を超える超重元素領域で初めて原子の電子配置に関する情報を得られたとして、Nature誌(T.K.Sato他 Nature 520 (2015) 209-211)に掲載され、同号の表紙を飾った。また、さらに本研究を進めたところ、これまでに測定されていない100番元素フェルミウム、101番元素メンデレビウム、102番元素ノーベリウムの第一イオン化エネルギーを決定することができた。これらの結果は、ノーベルシンポジウム(NS160(2016年5月, スウェーデン))等の国際学会における招待講演で報告した。また、本研究をもとに、ローレンシウムの揮発性研究および原子のスピン決定に関する国際共同研究がスタートした。国際共同研究加速基金による助成を受け、H29年度にはこれらの研究を発展させる予定である。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2016 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 3件、 招待講演 5件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] マインツ大学(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      マインツ大学
  • [国際共同研究] CERN(スイス)

    • 国名
      スイス
    • 外国機関名
      CERN
  • [国際共同研究] フローニンゲン大(オランダ)

    • 国名
      オランダ
    • 外国機関名
      フローニンゲン大
  • [雑誌論文] First ionization potential of the heaviest actinide lawrencium, element 1032016

    • 著者名/発表者名
      Tetsuya K. Sato, Masato Asai, Anastasia Borschevsky, 他
    • 雑誌名

      EPJWeb of Conferences

      巻: 131 ページ: 05001

    • DOI

      10.1051/epjconf/201613105001

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 表面電離法によるローレンシウムのイオン化エネルギー測定2016

    • 著者名/発表者名
      佐藤哲也
    • 雑誌名

      原子核研究

      巻: 61 ページ: 96-106

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 103 番元素でみつけた周期表のほころび ~ 元素周期表が書き換わる? ~2016

    • 著者名/発表者名
      佐藤哲也
    • 学会等名
      2016日本放射化学会年会・第60回放射化学討論会
    • 発表場所
      新潟大学(新潟県新潟市)
    • 年月日
      2016-09-10 – 2016-09-12
    • 招待講演
  • [学会発表] First Ionization Potentials of Heavy Actinides2016

    • 著者名/発表者名
      T. K. Sato, M. Asai, N. Sato, Y. Nagame, 他
    • 学会等名
      NRC9; NINTH INTERNATIONAL CONFERENCE ON NUCLEAR AND RADIOCHEMISTRY
    • 発表場所
      Helsinki, Finland
    • 年月日
      2016-08-29 – 2016-09-02
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Measurements of the first ionization potentials of the heaviest actinides2016

    • 著者名/発表者名
      T. K. Sato
    • 学会等名
      TASCA16
    • 発表場所
      Darmstadt, Germany
    • 年月日
      2016-08-26
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 103 番元素でみつけた周期表の綻び - 103 番元素ローレンシウムの第一イオン化エネルギー測定に成功-2016

    • 著者名/発表者名
      佐藤哲也
    • 学会等名
      第60回放射線科学研究会
    • 発表場所
      第60回放射線科学研究会
    • 年月日
      2016-07-15
    • 招待講演
  • [学会発表] Ionization Potentials of the Heaviest Actinides2016

    • 著者名/発表者名
      T. K. Sato
    • 学会等名
      Nobel Symposium NS160
    • 発表場所
      Kristanstad, Sweden
    • 年月日
      2016-05-29 – 2016-06-03
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 103番元素が解く、周期表のパズル -ローレンシウム(Lr)のイオン化エネルギー測定に成功-

    • URL

      https://www.jaea.go.jp/02/press2015/p15040901/

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公開日: 2018-01-16  

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