2021 Fiscal Year Research-status Report
Superheavy Element Atomic Science Opened-up by the First Ionization Potential Measurements of Element 113, Nihonium
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18KK0086
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
佐藤 哲也 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, 研究副主幹 (40370382)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
伊藤 由太 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, 研究職 (30711501)
後藤 真一 新潟大学, 自然科学系, 准教授 (70334646)
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| Project Period (FY) |
2018-10-09 – 2023-03-31
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| Keywords | 超重元素 / 第一イオン化エネルギー / 相対論効果 / 電子衝撃法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
超重元素（原子番号100超）は強い相対論効果の影響を受けて、化学的性質が元素周期表の予想から逸脱する可能性が指摘されている。これらの元素は、重イオン核反応によってのみ合成が可能であり、生成される同位体は全て単寿命かつ生成率も非常に小さいため、実験には困難が伴う。本研究では、超重元素原子の電子配置に関する情報を得るため、第一イオン化エネルギー決定法の開発を行う。
第一イオン化エネルギーの決定には、超重元素イオンビームを発生させた際のイオン化挙動の第一イオン化エネルギー依存性を応用する。核反応によって合成した超重元素原子を、エアロゾルガスジェット搬送法によりイオン源へと導入し、イオン化挙動を観測する。2021年度は、2020年度までに構築し、安定動作試験を完了したガスジェット結合型EBGP(Electron Beam Generated Plasma)イオン源を、原子力機構タンデム加速器施設に設置されているオンライン同位体分離器(ISOL)に装着し、安定元素イオンビーム生成を推し進めた。その結果、高いイオン化エネルギーを持つために表面電離型イオン源でのイオンビーム生成の難しいカドミウムのイオンビームを生成することができた。一方でイオン源内へのキャリアガス流入によるビーム品質の低下も確認された。
国際共同研究相手先であるスイス ポールシェラー研究所 R.Eichler部門長並びにロシア ドゥブナ合同原子核研究所 フレロフ核反応研究所 N.Aksenovグループリーダーとは継続して議論を進めており、コロナ禍における実験計画の検討を進めている。現在、フレロフ核反応研究所で実施予定の113番元素モデル実験の実施が極めて難しい状況が続いているため、カリホルニウム252核分裂片線源を購入し、日本国内でのイオン源性能評価実験も開始した。
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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
コロナ禍によってロシアで実施予定の113番元素モデル実験が難しい状況が続いている。国際情勢の懸念から今後も難しい状況が続くものの、広範囲の元素のイオン化を可能とするガスジェット結合型EBGP(Electron Beam Generated Plasma)イオン源の開発に関しては、オンライン同位体分離器(ISOL)に装着しての動作試験によってイオンビーム生成が確認される等、概ね順調に進んでいると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
開発した電子衝撃型イオン源とオンライン同位体分離器(ISOL)を組み合わせ、カリホルニウム252核分裂片線源を利用して同時発生した多種類の短寿命同位体のイオン化および質量分離を行うことで、元素依存性の確認を行うとともに、元素ごとの最適なイオン化条件の探索を行う。これにより、イオン源の性能評価を行うとともに、イオン化エネルギー決定法について最終的に取りまとめる。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルス感染症の感染拡大の影響を受けて、参加予定だった学会の開催が中止となり、国際共同実験も中止となったため、これらの出張に係る経費を支出することが無かった。そのため、次年度使用額が生じることとなった。次年度使用額は、次年度分研究費を合わせて、次年度に予定している国際共同実験参加のための旅費及び消耗品の購入に係る費用として使用する。
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[Journal Article] Chemical Characterization of a Volatile Dubnium Compound, DbOCl32021
Author(s)
Chiera Nadine M.、Sato Tetsuya K.、Eichler Robert、Tomitsuka Tomohiro、Asai Masato、Adachi Sadia、Dressler Rugard、Hirose Kentaro、Inoue Hiroki、Ito Yuta、Kashihara Ayuna、Makii Hiroyuki、Nishio Katsuhisa、Sakama Minoru、Shirai Kaori、Suzuki Hayato、Tokoi Katsuyuki、Tsukada Kazuaki、Watanabe Eisuke、Nagame Yuichiro
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Journal Title
Angewandte Chemie
Volume: 133
Pages: 18015～18018
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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