中性子過剰核の特異な構造を通じた核子間対相互作用の解明

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13J01876
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 西畑 洸希 大阪大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 不安定原子核

Outline of Annual Research Achievements

本研究は中性子過剰な原子核である31Mgの準位構造を詳細に決定することにより、中性子過剰な質量領域の原子核において核子間の相互作用について知見を深めることを目的としている。31Mgを含む質量領域は、"island of inversion"と呼ばれ、中性子魔法数20の破れなど様々な特異な原子核構造が発見され、現在も盛んに研究されている原子核領域である。しかし、様々な実験・研究が行われてきたにも関わらず、基本的な物理量であるスピン・パリティに関して明らかになっているのはほぼ基底状態のみに限られる。研究対象としている31Mgに関しても、スピン・パリティが実験的に確定している状態は基底状態のみであった。
本研究では偏極した31Naのベータ崩壊のベータ線の非対称度およびガンマ線・中性子を測定し31Mgの励起状態のスピン・パリティを効果的に決定する手法を用いて実験を行った。実験は世界最高偏極の31Naビームを得られるカナダのTRIUMFで行った。2015年4-5月にかけてTRIUMFに滞在し、検出器等の調整を行った。2015年8月に再びTRIUMFに出張し、検出器等の最終調整・ビームタイムに向けての最終準備を行い、8月27日から9月2日までの6日間に31Mgの励起状態スピン・パリティ決定実験を行った。
得られたデータの詳細な解析の結果、31Mgの5つの励起状態に対して新たにスピン・パリティの決定、それに加えて新たな11つのガンマ遷移、2つの励起状態を発見した。今後はそれらを元に、31Mgの原子核構造の議論を行う予定である。

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

本研究の中核となる31Mgのスピン・パリティ決定実験もすでに完了し、目的であった31Mgの励起状態のスピン・パリティに関しても５つの状態に対して明らかにした。それに加えて、検出器の調整のために収集した30Mgに関しても短時間のデータ収集にも関わらず、過去のデータを上回る統計量が得られた。30Mgに関しても、準位構造を明らかにできる見込みであり、より詳細なMg同位体の系統的研究が可能になった。

Strategy for Future Research Activity

今後、理論計算と比較しながら31Mgの構造の理解を進めていく予定である。それに加え中性子測定によって、31Mgの中性子分離エネルギーより高いエネルギー準位についても準位構造を決定できる見込みであり、その解析を進めていく。
その後、投稿論文としてまとめる予定である。

Research Products

• [Journal Article] β-Decay Half-Lives of 76, 77Co, 79, 80Ni and 81Cu Experimental Indication of a Doubly Magic 78Ni (2014)
  • Author(s): Z.Y. Xu, S. Nishimura, G. Lorusso, F. Browne, P. Doornenbal, G. Gey, H.-S. Jung, Z. Li, M. Niikura, P.-A. Soderstrom, T. Sumikama, J. Taprogge, Zs. Vajta, H. Watanabe, J. Wu, A. Yagi, K. Yoshinaga, H. Baba, S. Franchoo, H. Nishibata 他
  • Journal Title: Phys. Rev. Lett. Volume: 113 Pages: 032505-1-5
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.113.032505
• [Journal Article] Monopole-Driven Shell Evolution below the Doubly Magic Nucleus 132Sn Explored with the Long-Lived Isomer in 126Pd (2014)
  • Author(s): H. Watanabe, G. Lorusso, S. Nishimura, T. Otsuka, K. Ogawa, Z.Y. Xu, T. Sumikama, P.-A. Soderstrom, P. Doornenbal, Z. Li, F. Browne, G. Gey, H.S. Jung, J. Taprogge, Zs. Vajta, J. Wu, A. Yagi, H. Baba, G. Benzoni, H. Nishibata 他
  • Journal Title: Phys. Rev. Lett. Volume: 113 Pages: 042502-1-6
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.113.042502
• [Journal Article] Yrast 6+ Seniority Isomers of 136, 138Sn (2014)
  • Author(s): G.S. Simpson, G. Gey, A. Jungclaus, J. Taprogge, S. Nishimura, K. Sieja, P. Doornenbal, G. Lorusso, P.-A. Soderstrom, T. Sumikama, Z.Y. Xu, H. Baba, F. Browne, N. Fukuda, N. Inabe, T. Isobe, H.S. Jung, D. Kameda, G.D. Kim, H. Nishibata 他
  • Journal Title: Phys. Rev. Lett. Volume: 113 Pages: 132502-1-6
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.113.132502
• [Journal Article] 1p3/2 Proton-Hole State in 132Sn and the Shell Structure Along N= 82 (2014)
  • Author(s): J. Taprogge, A. Jungclaus, H. Grawe, S. Nishimura, P. Doornenbal, G. Lorusso, G.S. Simpson, P.-A. Soderstrom, T. Sumikama, Z.Y. Xu, H. Baba, F. Browne, N. Fukuda, R. Gernhauser, G. Gey, N. Inabe, T. Isobe, H.S. Jung, D. Kameda, H. Nishibata 他
  • Journal Title: Phys. Rev. Lett. Volume: 112 Pages: 132501-1-6
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.112.132501
• [Journal Article] Identification of a millisecond isomeric state in 129Cd81 via the detection of internal conversion and Compton electrons (2014)
  • Author(s): J. Taprogge, A. Jungclaus, H. Grawe, S. Nishimura, Z.Y. Xu, P. Doornenbal, G. Lorusso, E. Nacher, G.S. Simpson, P.-A. Soderstrom, T. Sumikama, H. Baba, F. Browne, N. Fukuda, R. Gernhauser, G. Gey, N. Inabe, T. Isobe, H.S. Jung, H. Nishibata 他
  • Journal Title: Phys. Lett. B Volume: 738 Pages: 223-227
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2014.09.047
• [Journal Article] Isomer Decay Spectroscopy of 164Sm and 166Gd: Midshell Collectivity Around N=100 (2014)
  • Author(s): Z. Patel, P.-A. Soderstrom, Zs. Podolyak, P.H. Regan, P.M. Walker, H. Watanabe, E. Ideguchi, G.S. Simpson, H.L. Liu, S. Nishimura, Q. Wu, F.R. Xu, F. Browne, P. Doornenbal, G. Lorusso, S. Rice, L. Sinclair, T. Sumikama, J. Wu, H. Nishibata 他
  • Journal Title: Phys. Rev. Lett. Volume: 113 Pages: 262502-1-6
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.113.262502
• [Presentation] 偏極不安定核31Naビームを用いた中性子過剰な31Mgの構造の研究 (2015)
  • Author(s): 西畑洸希, 下田正, 小田原厚子, 森本翔太, 吉田晋之介, 八木彩祐未, 金岡裕志, 河村嵩之, 中橋晶, 藤原智貴, 吉住孝之, M. Pearson, C. D. P. Levy
  • Organizer: 日本物理学会秋季大会
  • Place of Presentation: 早稲田大学, 東京都・新宿区
  • Year and Date: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [Presentation] Study of structure change in neutron-rich Mg isotopes by spin-polarized radioactive beam (2014)
  • Author(s): H. Nishibata, T. Shimoda, A. Odahara, and S1391 Collaboration
  • Organizer: 4th Joint Meeting of the Nuclear Physics Divisions of the American Physical Society and the Physical Society of Japan
  • Place of Presentation: Hawaii, America
  • Year and Date: 2014-10-07 – 2014-10-11