2018 Fiscal Year Annual Research Report
Research for di-neutron correlation in weakly bound niclei
| Project/Area Number |
18J13619
|
|---|
| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
|---|
Principal Investigator |
齊藤 敦美 東京工業大学, 理学院, 特別研究員(DC2)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-04-25 – 2020-03-31
|
| Keywords | 中性子検出器 / 中性子ハロー核 / ダイニュートロン相関 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は中性子過剰核に発現するダイニュートロンの解明である。そこで本研究では、新型中性子検出器HIMEを開発し、これを用いた中性子過剰核の2中性子放出崩壊の観測を行い、ダイニュートロンの直接観測を目指している。
ダイニュートロンとは空間的にコンパクトで、スピン一重項状態の束縛ボソン系のように振る舞う２中性子系で、核表面に現れることが示唆されている。ダイニュートロンの解明は、核力の振る舞い(アイソスピン依存性, 三体核子力など)や中性子星などの非対称核物質の理解につながることが期待されている。ダイニュートロンについて様々な理論予言がなされている一方で、これを直接観測した実験例は未だ存在しない。先行研究では中性子の運動量分解能が不十分であること及び２中性子の同時検出効率が低く十分な統計を得ることができていなかった。この状況を踏まえ、本研究では新型の高分解能中性子検出器HIMEを開発する。HIME は従来の中性子検出器に比べ高精細化された構造とすることにより、約２倍の高い運動量分解能を達成できる。さらに中性子とシンチレータ内の原子核との反応によって放出される反跳陽子の飛跡を解析するという新手法を取り入れることで、測定分解能のさらなる向上だけでなく複数個の中性子の同時検出効率の向上が可能となり、より高統計のデータを得ることができる。
昨年度は中性子検出器HIMEのデータ収集回路の仕様の決定およびテストを完了させ、大阪大学RCNPでのテスト実験を実施した。さらにこれと並行してダイニュートロンの存在が予言されている中性子過剰核ヘリウム6のクーロン分解・核力分解反応実験(2017年度RIBFで実施)のデータ解析を行った。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
新型中性子検出器HIMEの読み出し回路を決定し、HIMEの基本性能評価実験を行ったことから、本研究の最重要項目であるHIMEの開発は概ね完了したと言える。HIMEは全240チャンネルの読み出しが必要となるため、１チャンネルあたりの費用を抑えかつ高い時間分解能を達成するような読み出し回路を選定することが必要であった。そこで電荷時間変換回路(QTC)とFPGAベースの高分解能TDCを用いた回路についてHIMEへの導入テストを行った。その結果、従来の回路を用いた場合と同等の時間分解能が得られることが確かめられた。そして昨年秋に大阪大学RCNPにおいて、準単色中性子ビームによるHIMEの時間分解能および１中性子検出効率を測定した。
またヘリウム６の解析については、荷電粒子・中性子測定器の基本的なキャリブレーションを終了した。ダイニュートロンはいくつかの中性子過剰核でその存在が予言されており、２中性子ハロー構造をもつヘリウム6も候補核である。ヘリウム６はアルファ粒子＋２中性子というシンプルな３体系としてみなすことができ、多くの理論モデルが存在する。しかしながらこれまで十分な測定分解能・統計のある実験データが存在せず、ヘリウム６におけるダイニュートロンの存在の有無は未解決である。クーロン分解反応で調べられるソフト双極子励起強度はダイニュートロンのプローブとなり、また核力分解反応で励起されるヘリウム６の第一励起状態は崩壊２中性子間の相対エネルギー分布がダイニュートロンの存在に敏感であると理論的に示唆されている。本実験ではこうしたスペクトルが高分解能かつ高統計で得られると見込まれ、データ解析結果と理論との比較からヘリウム６に置けるダイニュートロンの有無について証拠が得られると期待されている。
|
| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究は1)HIMEを用いたダイニュートロン探索実験の実施、2)ヘリウム6の物理的解釈の2つを軸に研究を進める。1)については非束縛核である酸素26の崩壊実験を行う。最適な実験セットアップや詳細な実験計画の検討といった本実験に向けた準備を進め、本実験では国内外の研究チームのコラボレータと協働し、リーダーとして実験全体を主導する。2)については2中性子間の相対エネルギーや角度相関について解析を進める。1)および2)で得られた解析結果を元に、ダイニュートロンの物理的解釈を進める。そのために次の2点につ いて適切な理論モデルとの比較を行い、理論家と協力して議論をする。1つ目はダイニュ ートロン観測の際にバックグラウンドとなる終状態相互作用(FSI)の影響を見積もる必要がある。これについてはフロリダ州立大のVolya、ミシガン州立大学のZelevinslyらが高 度な理論モデルを構築しており、実験結果について彼らと議論することが有益である。また東北大学の萩野らの理論研究によると、2中性子の角度分布の非対称度からダイニュー トロンの強度および発現メカニズムの解明に繋がる可能性が示されている。萩野らの理論モデルを基に、本実験結果からダイニュートロンについての詳細な物理的解釈を得ることを目指す。これらの成果を国内外の学会において報告するとともに、最終結果を博士論文および 国際学術雑誌への投稿論文にまとめる。
|
Research Products
(1 results)
