2018 Fiscal Year Annual Research Report
Hierarchical structure of matter investigated by exotic nuclei
| Project Area | Clustering as a window on the hierarchical structure of quantum systems |
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| Project/Area Number |
18H05404
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
中村 隆司 東京工業大学, 理学院, 教授 (50272456)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
関口 仁子 東北大学, 理学研究科, 准教授 (70373321)
若狭 智嗣 九州大学, 理学研究院, 教授 (10311771)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2023-03-31
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| Keywords | 実験核物理 / 不安定核 / 多中性子クラスター / 三体核力 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
原子核のセミ階層を形成すると期待される多中性子クラスター、および階層をつなぐ鍵を握る原子核層特有の力の２つの研究に挑んでいる。
１）多中性子クラスターの研究：中性子過剰核の表面に出現が期待される4n系、6n系（多中性子クラスター）の生成を目指している。この多中性子クラスターは強相関中性子対(ダイ中性子)でできたセミ階層の可能性もある。こうしたクラスター構造を明らかにしセミ階層構造を律する閾値則や分離度などの知見を得る。当該年度は、理化学研究所RIBFのプログラム諮問委員会に対して、“Multi-neutron 4n and 6n states in extremely neutron-rich nuclei beyond the neutron drip line”という実験課題を提案し、高評価で採択された。また、この実験で用いる反跳陽子検出器についてConstruction Proposalを提出し、同委員会で高評価を得た。並行して20,21Bの世界初観測の成果等を論文発表した。
２）原子核層特有の力の研究：(i) 少数核子系プローブによる三体核力の研究、および(ii) (p,pN)反応のスピン観測量の完全測定による核力の精密化という２つの課題に取り組んだ。
２）(i)：少数核子系プローブによる三体核力の研究：3陽子・3中性子間の高精度測定を実現し、荷電スピン三重項三体核力を世界高感度でとらえることを目指している。当該年度は阪大RCNPにおいて陽子-3He散乱スピン相関関数の世界初測定を成し遂げた。
２）(ii)：(p,pN)反応のスピン観測量の完全測定による核力の精密化: 後方陽子のスピン完全セットを測定し、前方陽子のデータと組み合わせ、核内核子・核子散乱の散乱振幅の世界初観測・決定を目指している。当該年度、低エネルギー陽子偏極度計のプロトタイプの設計、建設を開始した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
多中性子クラスターの研究では、理研RIBFに提出した実験プログラムの提案“Multi-neutron 4n and 6n states in extremely neutron-rich nuclei beyond the neutron drip line”、及びその実験で用いる反跳陽子検出器のConstruction Proposalがどちらも高評価で採択された。反跳陽子検出器については、ダルムシュタット工科大学との国際協力で進めることも決まった。並行して進めている中性子超過剰核の研究では、中性子ドリップラインを超える非束縛核20B,21Bを世界で初めて観測した。この論文はPhysical Review Letters誌に掲載された。
三体核力の研究については、阪大RCNPにおいて陽子-3He散乱スピン相関関数の世界初測定を成し遂げるなどの成果を得ている。
以上のように、予定通り成果を挙げていることから、概ね順調に進展しているとした。
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| Strategy for Future Research Activity |
1)多中性子クラスターの研究では、反跳陽子検出器の建設を進める。反跳陽子検出器はシリコン飛跡検出器(STRASSE／PFAD)と全エネルギー検出器(CATANA PLUS)から成る。シリコン飛跡検出器の建設はダルムシュタット工科大学と共同で進める。また、CATANA PLUSの検出器（CsI(Na)）の購入を進め、テスト実験を行う。
2-i)少数粒子系プローブによる三体核力の研究:３陽子間力の高精度測定では、陽子・3He反応のスピン量を高効率に測定する。このため、高偏極・高密度3He標的を建設する。実験値と厳密理論計算との比較から三体核力を精緻化する。３中性子状態の探索では、最も軽い原子核の一つである三重水素核に対して反応機構が既知で高分解能測定が可能な荷電交換反応を適用し３中性子状態を生成する。今後は、前年度実施した陽子-3He散乱の解析、高次スピン観測量の測定に向けた標的開発を進める。また安全面を考慮した三重水素標的の開発を推進する。
2-ii) (p,pN)反応のスピン観測量の完全測定による核力の精密化:阪大RCNPにおいて、原子核中での核子・核子(NN)散乱に対応する陽子ノックアウト反応を２アームスペクトロメータ系で測定する。２核子を同時測定する事により核内核子の軌道を同定すると共に、有効密度が制御できる1s軌道に対して後方陽子のスピン完全セットを測定する。前方陽子のデータと組み合わせ、核内NN散乱の散乱振幅の世界初観測・決定を目指す。前年度導入した高速読み出しシステムを入射陽子飛跡検出器に導入し、検出器全体としての最適化を図る。また、前年度の陽子偏極度計プロトタイプに対するシミュレーションを設計中の実機に対するものに深化させ、仕様を確定させた上で上流側の建設を開始する。さらに、媒質効果が弱く浅い束縛陽子に対する束縛エネルギーや歪曲に対する効果の解明に努める。
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