2018 Fiscal Year Annual Research Report
未踏中性子魔法数１２６領域における多角的精密核分光によるｒ過程天体環境の解明
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17H01132
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
平山 賀一 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 研究機関講師 (30391733)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮武 宇也 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 教授 (50190799)
渡邉 裕 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 准教授 (50353363)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 元素合成 / レーザー共鳴イオン化 / 質量測定 / 国際情報交換 / ベルギー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
金、ウラン等の重元素を合成する速い中性子捕獲過程の起源となる天体環境の解明を目指し、中性子魔法数N=126近傍核の精密核分光を展開している。2017年に行ったOs同位体のベータ崩壊核分光の結果を、論文としてまとめて2018年度に雑誌Physical Review Cで発表した。2018年9月にスイス・ジュネーブで開催された国際会議EMIS2018にて、195-198Osの詳細なベータ遅発ガンマ線核分光およびガスセル内レーザー核分光の結果、高効率かつ低バックグラウンドな2次元位置感応型比例係数管32本からなるベータ線検出器、の2件について口頭発表した。
多核子移行反応で生成された199Pt同位体を高速かつ高効率で分離・収集可能な単一原子核ビーム生成用ドーナツ型ガスセルで捕集し、引出し効率のガスセル温度依存性および生成標的位置依存性を測定し、最適な実験条件を見出せた。
開発項目１：ガスジェット内精密レーザー核分光装置の開発。高分解能レーザー装置を導入し、オフライン試験で白金同位体のガスジェット内レーザー核分光を行い、これまでの分解能12GHzから0.6GHzと20倍程度良くすることに成功した。
開発項目2：3次元位置感応型ベータ線検出器の開発。試作機でアノード線の材質・太さの最適化を行い、必要な位置分解能2mmを達成できたので、これを基に３２本のガス検出器を製作し、検出位置測定に必要な64チャンネル分の前置増幅器および波形整形増幅器を整備し、オンライン実験で試験した。バックグランドレートを0.04cpsまで下げることができた。
開発項目3：寿命・質量測定用ビーム偏向電極の開発。ビーム偏向電極を導入して、原子核質量測定装置MR-TOF-MSへのビーム輸送効率90%を実現した。
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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
平成30年度は、ガスジェット内精密レーザー核分光による電磁モーメントと荷電半径測定を行うための分光用レーザーシステム、指向性の良いガスジェットを生成するラバールノズル、S 型高周波イオンガイド（ガスジェット内イオン化のためS 型に湾曲）を予定通りに導入し、オフライン試験で白金同位体のガスジェット内レーザー核分光を行い、これまでの分解能12GHzから0.6GHzと20倍程度良くすることに成功した。今年度は、オンライン試験として、不安定核199Ptの精密レーザー核分光を行う予定である。
希少反応生成物のベータ崩壊寿命測定に不可欠な低バックグランドレートのベータ線検出器として、３次元位置感応型比例計数管を開発した。32チャンネル分の実機を製作し、オンライン試験で性能評価した。バックグランドレートを0.04cpsまで下げることができ、更に下げるための改良点を見出せた。今年度は0.01cpsを目指して改良する。
寿命・質量測定用ビーム偏向電極およびビームラインの開発を行い、原子核質量測定装置である多重反射型飛行時間質量測定器（MR-TOF-MS）へのビーム輸送効率90%を実現した。MR-TOF-MSを整備した。
未知中性子過剰核の多角的な核分光測定に向けた開発及び準備は着々と進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
ガスジェット内精密レーザー核分光による電磁モーメントと荷電半径測定を行い、系統的かつ多角的に核構造研究を展開する。昨年度に導入したガスジェット内精密レーザー核分光用装置で、分解能を20倍程度改善できた。今年度は引き続き、オフライン試験で白金の安定同位体を使って、最適なレーザー輸送経路の確立、ガスジェットの形状、イオン化分光法の条件を確定させる。その後、加速器実験で生成した不安定核199Ptの高分解能レーザーイオン化核分光を実施、電気四重極モーメントを測定する。
2018年度に開発した32チャンネルから成る３次元位置感応型ベータ線検出器の性能評価を行い、バックグランドレートを0.04cpsを達成した。更に下げるための改良点を見出せたので、今年度は0.01cpsを目指してガス検出器の構造を改良する。この検出器の導入により新たに10種類程度の核種の寿命測定が可能となる。
今年度は多重反射型飛行時間質量測定器を整備して、原子核質量測定を開始する。
上記の開発により、今年度は未知中性子過剰核Pt同位体のレーザーイオン化核分光、寿命、質量測定を行う。
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| Remarks |
所属グループのホームページで研究内容、成果等を日本語と英語で公表している。
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[Journal Article] β- and γ-decay spectroscopy of 197,198Os2018
Author(s)
Y. Hirayama, Y. X. Watanabe, M. Mukai, M. Ahmed, S. C. Jeong, Y. Kakiguchi, S. Kimura, M. Oyaizu, J. H. Park, P. Schury, M. Wada, H. Watanabe, and H. Miyatake
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Journal Title
Phys. Rev. C
Volume: 98
Pages: 014321-1-9
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Present status of the KISS project2018
Author(s)
H. Miyatake, M. Wada, X. Y. Watanabe, Y. Hirayama, P. Schury, M. Ahmed3, H. Ishiyama, S. C. Jeong, Y. Kakiguchi, S. Kimura, J. Y. Moon, M. Mukai, M. Oyaizu, and J. H. Park
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Journal Title
AIP Conf. Proc.
Volume: 1947
Pages: 020018-1-8
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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