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2012 Fiscal Year Annual Research Report

中性子過剰な中低密度核物質の物性

Planned Research

Project AreaNuclear matter in neutron stars investigated by experiments and astronomical observations
Project/Area Number 24105005
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

中村 隆司  東京工業大学, 理工学研究科, 教授 (50272456)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 下浦 享  東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (10170995)
Project Period (FY) 2012-06-28 – 2017-03-31
Keywords中性子星 / 不安定核 / 中性子スキン / 中性子ハロー / 核物質の状態方程式 / ダイニュートロン相関 / 非束縛核 / 少数核子系
Research Abstract

本研究では、高強度の不安定核ビームを用いて、①中性子スキン核の核応答の研究、②希薄核密度物質中でのダイニュートロン相関の研究、③中性子数が非常に過剰な非束縛原子核の探索、を行い、標準核密度から低核密度での中性子が過剰な核物質の理解、さらには中性子星の構造の理解を目指している。H24年度、およびH25年度(繰り越し分)には以下のような成果が得られた。
H24年度には、まず、理化学研究所のRIビームファクトリーの多種粒子分析装置(SAMURAI)を用いて、i)「中性子ハロー核のクーロン分解反応実験」ii)「非束縛核の探索実験」を行った。i)の研究は②の研究に関するものであり、ダイニュートロン相関の理解を目的とし、ii)の研究は③の研究に関連したものである。このプレリミナリーな結果として、i)中性子ハロー核19B,22Cの双極子励起の強度分布の導出、ii)超重酸素核25O,26Oの新励起準位の観測、およびダイニュートロン構造の発現機構解明にも重要な18B,20Cの新準位の観測に、それぞれ成功した。これとは別にハロー核等の中性子過剰核の構造や反応機構に関する基礎データの解析を進めており、欧文学術雑誌において論文の出版を行った。
一方、①に関連して、ガンマ線カロリメータ(CATANA)の建設を進めている。H24年度にはシミュレーターを開発し、さらにプロトタイプの建設とそのゲイン、分解能のテストを行い、基礎データを収集した。③に関連して進めている次世代型中性子検出器の開発では、幅6mm、厚さ3mm、長さ100mmの短冊状プラスチックシンチレータ16個で構成されるホドスコープを多層に配置するという設計を確定した。読出しには MPPCを用いることとしプログラマブルバイアス電源を整備するとともに、VME規格のマルチヒット時間デジタル変換器を主体とするデータ収集系の整備を進めている。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究では、①中性子スキン核の核応答の研究、②希薄核密度物質中でのダイニュートロン相関の研究、③中性子数が非常に過剰な非束縛原子核の探索、の3つの課題に取り組んでいる。
このうち、研究業績の概要にも記したように、②、③の研究は特に順調に進展しており、すでに、「中性子ハロー核のクーロン分解反応実験」(②に関連)、および「非束縛核の探索実験」(③に関連)については、それぞれ、プレリミナリーながらも22C,19Bの双極子励起の強度分布の導出、および、25O,26O,21C,18Bの新準位の発見を行い、研究代表者が招待講演を受けるなど、注目される結果を得ている。さらに、中性子ハロー核をはじめとする中性子過剰核に関する構造や反応機構に関する論文発表も進んだ。
一方、①については、中性子スキンをもつと期待される中性子過剰核のクーロン励起の実験を計画しており、そのために必要なγ線カロリメータ(CATANA)の建設を進めている。H24年度は、シミュレータが完成した。また、H25年度(繰り越し分)も利用して数種のプロトタイプを制作し、ゲインや分解能を比較検討をすることもできた。
③に関連して進めている次世代型中性子検出器の開発では、24年度は設計仕様の確定に時間を要したが、25年度繰越分により当初目標は達成された。
以上のように、建設部分については繰り越し分により当初目標は達成されており、加えて、いくつかの実験はすでに終了し、基礎的なデータについては論文出版も行っており、おおむね順調に進展していると考えている。

Strategy for Future Research Activity

本研究で進めている、①中性子スキン核の核応答の研究、②希薄核密度物質中でのダイニュートロン相関の研究、③中性子数が非常に過剰な非束縛原子核の探索、の3つの課題について、それぞれ今後の研究の推進方策について述べる。
①理研のRIビームファクトリで中性子スキン核の候補「52Ca」のクーロン励起実験を2年以内に行うことを計画している。すでに理研のプログラム採択委員会で高い評価(グレードA)を得ている。本研究では、この実験に必要なγ線カロリメータの建設を進めており、H24年度にはシミュレータを開発し、プロトタイプの基本性能を調べた。これをもとに最終仕様の決定を行い、建設の大部分をH26年度に終わらせ、H27年度には本実験を行う予定である。
②すでに、実験が終了しておりプレリミナリーな結果が出ている「中性子ハロー核のクーロン分解反応」についての詳細解析をH26年度中に終わらせる。D班(理論班)とも共同して理論的な解釈も行い、論文出版する。
③すでに、実験が終了しておりプレリミナリーな結果が出ている「非束縛核の探索実験」についての詳細解析をH26年度中に終わらせ、D班(理論班)とも共同して理論的な解釈も行い、論文出版する。また、4中性子系(テトラ中性子、28O)の実験に向けた次世代型中性子検出器の開発もさらに進める。H26年度には、本格的な建設を開始し、H27年度には実験で使用したい。なお、非束縛で非常に重い2重閉殻核「28O」の実験は理研のプログラム採択委員に最高度の評価(グレードS)を得ており、国際的なコラボレーションを形成する予定である。

  • Research Products

    (23 results)

All 2013 2012 Other

All Journal Article (9 results) (of which Peer Reviewed: 9 results) Presentation (11 results) (of which Invited: 11 results) Book (1 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] The electric dipole response of exotic nuclei2013

    • Author(s)
      T. Aumann, T.Nakamura
    • Journal Title

      Physica Scripta

      Volume: T152 Pages: 014012 1~27

    • DOI

      10.1088/0031-8949/2013/T152/014012

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Observation of New Isotope 131Ag via the Two-Step Fragmentation Technique2013

    • Author(s)
      Wang He, Y.Kondo et al.
    • Journal Title

      Chinese Physics Letters

      Volume: 30 Pages: 042501-1~4

    • DOI

      10.1088/0256-307X/30/4/042501

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] α-resonance structure in 11C studied via resonant scattering of 7Be+α and with the 7Be(α, p) reaction2013

    • Author(s)
      Y. Yamaguchi, T.Teranishi et al.
    • Journal Title

      Physical Review C

      Volume: 87 Pages: 034303-1~12

    • DOI

      10.1103/PhysRevC.87.034303

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] One- and two-neutron removal reactions from the most neutron-rich carbon isotopes2012

    • Author(s)
      N. Kobayashi, T.Nakamura, Y.Kondo et al.
    • Journal Title

      Physical Review C

      Volume: 86 Pages: 054604-1 ~11

    • DOI

      10.1103/PhysRevC.86.054604

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Shallow and diffuse spin-orbit potential for proton elastic scattering from neutron-rich helium isotopes at 71 MeV/nucleon2012

    • Author(s)
      S. Sakaguchi, Y.Kondo, T.Nakamura et al.
    • Journal Title

      Physical Review C

      Volume: 86 Pages: 021601(R)-1 ~5

    • DOI

      10.1103/PhysRevC.87.021601

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Observation of new microsecond isomers among fission products from in-flight fission of 345MeV/nucleon 238U2012

    • Author(s)
      D. Kameda, Y.Kondo, T.Nakamura et al.
    • Journal Title

      Physical Review C

      Volume: 86 Pages: 054319-1 ~21

    • DOI

      10.1103/PhysRevC.86.054319

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] N=16 Spherical Shell Closure in 24O2012

    • Author(s)
      K. Tshoo, T.Nakamura, Y.Kondo, S.Shimoura et al.
    • Journal Title

      Physical Review Letters

      Volume: 102 Pages: 022501-1 ~5

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.109.022501

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Well Developed Deformation in 42Si2012

    • Author(s)
      S.Takeuchi, Y.Kondo, T.Nakamura, S.Shimoura et al.
    • Journal Title

      Physical Review Letters

      Volume: 109 Pages: 182501-1~5

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.109.182501

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The SHARAQ spectrometer2012

    • Author(s)
      T. Uesaka, S. Shimoura, H. Sakai
    • Journal Title

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      Volume: 2012 Pages: 03C007 11p

    • DOI

      10.1093/ptep/pts042

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 中性子ドリップライン領域での分解反応実験2013

    • Author(s)
      近藤洋介
    • Organizer
      日本物理学会 第68回年次大会:合同シンポジウム、多種粒子測定実験で拓く原子核物理の展開
    • Place of Presentation
      広島大学、東広島市
    • Year and Date
      20130326-20130329
    • Invited
  • [Presentation] Breakup reactions and halo structures of neutron drip line nuclei2012

    • Author(s)
      T. Nakamura
    • Organizer
      The 3rd Int. Symposium on Frontiers in Nuclear Physics
    • Place of Presentation
      Beihang Univ. Beijing, China
    • Year and Date
      20121101-20121103
    • Invited
  • [Presentation] Study of neutron-rich nuclei near the drip line using SAMURAI2012

    • Author(s)
      Y. Kondo
    • Organizer
      COllective Motions in nuclei under EXtreme conditions (COMEX4)
    • Place of Presentation
      湘南国際村, 葉山、神奈川
    • Year and Date
      20121022-20121026
    • Invited
  • [Presentation] Spectroscopy of nuclei near and beyond the neutron drip line by direct reactions at new-generation RI beam facilities2012

    • Author(s)
      T. Nakamura
    • Organizer
      URISOL Topical Meeting- Physics of Light Exotic Nuclei
    • Place of Presentation
      Lisbon, Portugal
    • Year and Date
      20121015-20121019
    • Invited
  • [Presentation] Deformed Halo Nuclei probed by Breakup Reactions2012

    • Author(s)
      T. Nakamura
    • Organizer
      International Symposium on Exotic Nuclear Structure From Nucleons
    • Place of Presentation
      東京大学、東京
    • Year and Date
      20121010-20121012
    • Invited
  • [Presentation] Physics opportunities using double-charge exchange reactions2012

    • Author(s)
      S. Shimoura
    • Organizer
      International Symposium on Exotic Nuclear Structure From Nucleons
    • Place of Presentation
      東京大学、東京
    • Year and Date
      20121010-20121012
    • Invited
  • [Presentation] Charge exchange reactions of RI-beams2012

    • Author(s)
      S. Shimoura
    • Organizer
      The sixth International Symposium on Exotic Nuclei (EXON-2012)
    • Place of Presentation
      Vladivostok, Russia
    • Year and Date
      20121001-20121006
    • Invited
  • [Presentation] ハロー核の分解反応で探るダイニュートロン相関2012

    • Author(s)
      中村隆司
    • Organizer
      日本物理学会 2012年秋季大会:実験核物理領域合同シンポジウム、クラスター閾値近傍の物理
    • Place of Presentation
      京都産業大学、京都市
    • Year and Date
      20120911-20120914
    • Invited
  • [Presentation] Breakup reactions on exotic nuclei at the large acceptance spectrometer SAMURAI at RIBF2012

    • Author(s)
      T. Nakamura
    • Organizer
      International workshop on nuclear symmetry energy and reaction mechanism
    • Place of Presentation
      Siracusa, Sicily, Italy
    • Year and Date
      20120904-20120907
    • Invited
  • [Presentation] Coulomb and nuclear breakup of neutron drip-line nuclei2012

    • Author(s)
      T. Nakamura
    • Organizer
      Zakopane Conference on Nuclear Physics
    • Place of Presentation
      Zakopane, Poland
    • Year and Date
      20120827-20120902
    • Invited
  • [Presentation] Neutron Halo Structure at the Limit of Stability probed by Breakup Reactions2012

    • Author(s)
      T. Nakamura
    • Organizer
      The 20th INt. IUPAP Conf. on Few-body Problems in Physics
    • Place of Presentation
      福岡国際会議場、福岡市
    • Year and Date
      20120820-20120825
    • Invited
  • [Book] Neutron Halo and Breakup Reactions, Clusters in Nuclei, Vol.22012

    • Author(s)
      T. Nakamura, Y.Kondo
    • Total Pages
      53
    • Publisher
      Springer Heidelberg
  • [Remarks] 中村研究室

    • URL

      http://be.nucl.ap.titech.ac.jp/

  • [Remarks] 中性子が多い原子核に現れる特異構造を解明

    • URL

      http://www.titech.ac.jp/news/2014/027409.html

URL: 

Published: 2015-05-28  

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