中性子過剰Zr同位体の形状とβ崩壊半減期の関係

2015 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 26800117
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 炭竃 聡之 国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器研究センター, 協力研究員 (20392003)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: β崩壊 / 重元素合成

研究実績の概要

金などの重い元素の半分は速い中性子捕獲を伴う元素合成過程によって作られたとされている。超新星爆発などの中性子が大量に存在する環境で中性子捕獲とβ崩壊を繰り返しながら非常に中性子過剰で短寿命な原子核が作られ、最終的に重い元素が形成される過程である。元素合成を理解する上で必要となる中性子過剰核のβ崩壊半減期と核構造との関連性を調べることが目的である。
昨年度に引き続き、中性子過剰Zr同位体のβ崩壊実験のデータ解析を行っている。５層にスタックした両面ストリップシリコン検出器内でβ崩壊し、このシリコン検出器でのエネルギーと時間情報からβ線放出位置を同定する必要がある。１枚のシリコン検出器に複数箇所当たった場合もあるため、各面でのエネルギー校正を丁寧に行いβ線通過位置を決めるプログラムを開発した。５層のシリコン検出器を使った３次元での粒子軌跡の分析をした結果、想定していなかった頻度で後方へと散乱される現象が見つかった。β線が放出されたストリップ内での移動距離が短くエネルギー損失がDiscriminator回路の閾値を超えられない場合も少なくない。現在、閾値を超えられなかったと仮定した場合にβ線放出位置を予測するプログラムを生成中である。β線の飛跡パターンを分類し簡単で頻度が高いものに対して、β線放出位置を導出するプログラムを専用に用意する予定で、数パターンのプログラムはほぼ完成した。平成２８年度にβ線放出位置導出プログラムを完成させる。
β線放出位置の導出を簡単に行った解析を用いて、104Zrと106Zrの第１励起状態の寿命測定の結果を出版した。β線をプラスチックシンチレーターでγ線を時間分解能が良いLaBr3(Ce)結晶で捉え、その時間差で寿命を決め変形度を決めた。以前我々が第１励起状態のエネルギーから104Zrが最大の変形度であると推論していたが、今回最も直接的な実験手法により確認できた。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

β崩壊を測定するシリコン検出器の解析は時間がかかると考えていたが、想定以上にβ線の飛跡パターンは複雑であったためその理解と対応するプログラム生成に時間が必要であった。そのためスケジュールとしては当初予定よりもやや遅れているが、着実に理解および解決はされており研究としての進捗は順調である。

今後の研究の推進方策

平成２８年度は、β線放出位置導出プログラムを完成させ、β線半減期の結果とβ遅延γ線から核構造に関する結果を得ることを目指す。

次年度使用額が生じた理由

中性子過剰核Zr同位体を多層の両面ストリップ型Si検出器に埋め込みβ崩壊を測定している。β線の振る舞いを解析した結果、当初想定以上に複数のストリップで信号を検出している現象が見つかり、さらに後方散乱が高頻度で起こっていることが分かった。したがって、β線のデータは非常に複雑化しておりその解読に時間を要することとなったが、起こっている現象はほぼ把握できた。今後解析手法に反映させ論文発表および会議で発表を行う。

次年度使用額の使用計画

国際会議での発表および論文出版の成果発表のための予算として支出する予定である。

研究成果

• [国際共同研究] University of Brighton/University of Surrey/University of York(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: University of Brighton/University of Surrey/University of York
  • 他の機関数: 2
• [国際共同研究] University de Strasbourg/University Grenoble-Alpes/ILL, Grenoble(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: University de Strasbourg/University Grenoble-Alpes/ILL, Grenoble
  • 他の機関数: 2
• [国際共同研究] GSI/Technische Universitat Darmstadt/Technische Universi;at Muenchen(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: GSI/Technische Universitat Darmstadt/Technische Universi;at Muenchen
  • 他の機関数: 1
• [国際共同研究] Universidad Autonoma de Madrid/Instituto de Estructura de la Materia/University of Valencia(スペイン)
  • 国名: スペイン
  • 外国機関名: Universidad Autonoma de Madrid/Instituto de Estructura de la Materia/University of Valencia
• [国際共同研究] Seoul National University/Chung-Ang University/Hoseo University(韓国)
  • 国名: 韓国
  • 外国機関名: Seoul National University/Chung-Ang University/Hoseo University
  • 他の機関数: 1
• [国際共同研究]
  • 他の国数: 8
• [雑誌論文] Decay spectroscopy of 160Sm: The lightest four-quasiparticle K isomer (2016)
  • 著者名/発表者名: Z. Patel, Zs. Podolyak, P.M. Walker, P.H. Regan, P.-A. Soderstrom, H. Watanabe, E. Ideguchi, G.S. Simpson, S. Nishimura, F. Browne, P. Doornenbal, G. Lorusso, S. Rice, L. Sinclair, T. Sumikama, J. Wu, Z.Y. Xu, et al.
  • 雑誌名: Physics Letters B 巻: 753 ページ: 182-186
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2015.12.026
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] New isomer found in 140_51Sb89: sphericity and shell evolution between N=82 and N=90 (2016)
  • 著者名/発表者名: R. Lozeva, H. Naidja, F. Nowacki, J. Dudek, A. Odahara, C.-B. Moon, S. Nishimura, P. Doornenbal, J.-M. Daugas, P.-A. Soderstrom, T. Sumikama, G. Lorusso, J. Wu, Z.Y. Xu, et al.
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 93 ページ: 014316
  • DOI: 10.1103/PhysRevC.93.014316
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Lifetime measurements of the first 2+ states in 104, 106Zr: Evolution of ground-state deformations (2015)
  • 著者名/発表者名: F. Browne, A.M. Bruce, T. Sumikama, I. Nishizuka, S. Nishimura, P. Doornenbal, G. Lorusso, P.-A. Soderstrom, H. Watanabe, R. Daido, Z. Patel, S. Rice, L. Sinclair, J. Wu, Z.Y .Xu, A. Yagi, et al.
  • 雑誌名: Physics Letters B 巻: 750 ページ: 448-452
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2015.09.043
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] β decay of 129Cd and excited states in 129In (2015)
  • 著者名/発表者名: J. Taprogge, A. Jungclaus, H. Grawe, S. Nishimura, P. Doornenbal, G. Lorusso, G.S. Simpson, P.-A. Soderstrom, T. Sumikama, Z.Y. Xu, et al.
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 91 ページ: 054324
  • DOI: 10.1103/PhysRevC.91.054324
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] β-Decay Half-Lives of 110 Neutron-Rich Nuclei across the N=82 Shell Gap: Implications for the Mechanism and Universality of the Astrophysical r Process (2015)
  • 著者名/発表者名: G. Lorusso, S. Nishimura, Z.Y. Xu, A. Jungclaus, Y. Shimizu, G.S. Simpson, P.-A. Soderstrom, H. Watanabe, F. Browne, P. Doornenbal, G. Gey, H.S. Jung, B. Meyer, T. Sumikama, J. Taprogge, Zs. Vajta, J. Wu, et al.
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 114 ページ: 192501
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.114.192501
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Two-hole structure outside 78Ni: Existence of a μs isomer of 76Co and β decay into 76Ni (2015)
  • 著者名/発表者名: P.-A. Soderstrom, S. Nishimura, Z.Y. Xu, K. Sieja, V. Werner, P. Doornenbal, G. Lorusso, F. Browne, G. Gey, H.S. Jung, T. Sumikama, J. Taprogge, Zs. Vajta, H. Watanabe, J. Wu, et al.
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 92 ページ: 051305
  • DOI: 10.1103/PhysRevC.92.051305
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] New decay scheme of the 136_51Sb85 6- isomer (2015)
  • 著者名/発表者名: R. Lozeva, A. Odahara, C.-B. Moon, S. Nishimura, P. Doornenbal, H. Naidja, F. Nowacki, P.-A. Soderstrom, T. Sumikama, G. Lorusso, J. Wu, Z.Y. Xu, et al.
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 92 ページ: 024304
  • DOI: 10.1103/PhysRevC.92.024304
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] β-delayed γ-ray spectroscopy of non-yrast states in 138Te near the neutron drip line (2015)
  • 著者名/発表者名: P. Lee, C.-B. Moon, C.S. Lee, A. Odahara, R. Lozeva, A. Yagi, S. Nishimura, P. Doornenbal, G. Lorusso, P.-A. Soderstrom, T. Sumikama, H. Watanabe, et al.
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 92 ページ: 044320
  • DOI: 10.1103/PhysRevC.92.044320
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Decay properties of 68, 69, 70Mn: Probing collectivity up to N = 44 in Fe isotopic chain (2015)
  • 著者名/発表者名: G. Benzoni, A.I. Morales, H. Watanabe, S. Nishimura, L. Coraggio, N. Itaco, A. Gargano, F. Browne, R. Daido, P. Doornenbal, Y. Fang, G. Lorusso, Z. Patel, S. Rice, L. Sinclair, P.-A. Soderstrom, T. Sumikama, J. Wu, Z.Y. Xu, et al.
  • 雑誌名: Physics Letters B 巻: 751 ページ: 107-112
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2015.10.025
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Highlights of decay experiments at RIBF (2016)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki Sumikama
  • 学会等名: NUSTAR Annual meeting 2016
  • 発表場所: Darmstadt (Germany)
  • 年月日: 2016-02-26 – 2016-03-04
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Test experiment to produce the slowed-down 82Ge beam with the momentum-compression mode at RIBF (2015)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki Sumikama
  • 学会等名: OEDO-SHARAQ International Collaboration Workshop
  • 発表場所: 東京大学和光キャンパス(埼玉県・和光市)
  • 年月日: 2015-09-08 – 2015-09-09
  • 国際学会
• [学会発表] First production test of slowed-down RI beam at RIBF (2015)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki Sumikama
  • 学会等名: International Conference on Electromagnetic Isotope Separators and Related Topics (EMIS 2015)
  • 発表場所: Grand Rapids (USA)
  • 年月日: 2015-05-11 – 2015-05-15
  • 国際学会