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Measurement of evaporation residue cross-sections of the reaction $$^{30}$$Si + $$^{238}$$U at subbarrier energies

サブバリヤエネルギー反応$$^{30}$$Si+$$^{238}$$Uにおける蒸発残留核断面積の測定

西尾 勝久  ; Hofmann, S.*; He${ss}$berger, F. P.*; Ackermann, D.*; Antalic, S.*; Comas, V. F.*; Gan, Z.*; Heinz, S.*; Heredia, J. A.*; 池添 博; Khuyagbaatar, J.*; Kindler, B.*; Kojouharov, I.*; Kuusiniemi, P.*; Lommel, B.*; Mazzocco, M.*; 光岡 真一; 永目 諭一郎 ; 大槻 勤*; Popeko, A. G.*; Saro, S.*; Sch$"o$tt, H. J.*; Sulignano, B.*; Svirikhin, A.*; 塚田 和明 ; 鶴田 薫*; Yeremin, A.*

Nishio, Katsuhisa; Hofmann, S.*; He${ss}$berger, F. P.*; Ackermann, D.*; Antalic, S.*; Comas, V. F.*; Gan, Z.*; Heinz, S.*; Heredia, J. A.*; Ikezoe, Hiroshi; Khuyagbaatar, J.*; Kindler, B.*; Kojouharov, I.*; Kuusiniemi, P.*; Lommel, B.*; Mazzocco, M.*; Mitsuoka, Shinichi; Nagame, Yuichiro; Otsuki, Tsutomu*; Popeko, A. G.*; Saro, S.*; Sch$"o$tt, H. J.*; Sulignano, B.*; Svirikhin, A.*; Tsukada, Kazuaki; Tsuruta, Kaoru*; Yeremin, A.*

重イオン融合反応$$^{30}$$Si+$$^{238}$$UによりSg同位体を合成し、この生成断面積を調べた。実験は、ドイツ重イオン研究所(GSI)で行った。反応エネルギーE$$_{c.m.}$$=144MeVにおいて、$$^{263}$$Sgから始まる3つの$$alpha$$崩壊連鎖を観測し、断面積67pbを得た。サブバリヤエネルギーE$$_{c.m.}$$=133MeVで、新同位体$$^{264}$$Sgを3つ合成し、断面積10pbを得た。これは自発核分裂で崩壊し、半減期は120msであった。これら断面積を統計モデル計算と比較した。融合過程においては、$$^{238}$$Uの変形を取り入れたチャンネル結合法で捕獲断面積を決定した。この値は、原子力機構のタンデム加速器を用いて行った$$^{30}$$Si+$$^{238}$$Uの核分裂断面積とよく一致した。E$$_{c.m.}$$=133MeVでの断面積の値は、一次元モデルに比べて10$$^{4}$$倍大きな値であり、ウランの変形によって断面積が増加することがわかった。しかし、計算との不一致から、準核分裂が何割か存在することが示唆された。クーロン障壁より高いエネルギーE$$_{c.m.}$$=144MeVでは$$^{30}$$Siは$$^{238}$$Uの赤道面と接触できる。$$^{263}$$Sgの生成断面積67pbは、統計モデル計算値によく一致し、融合に阻害がなかった。これは、赤道面衝突が融合に有利であることを示唆している。

Seaborgium isotopes were produced in the fusion reaction $$^{30}$$Si + $$^{238}$$U as evaporation residues (ERs), and the cross sections were determined. The experiment was carried out at GSI in Darmstadt, Germany. At the center-of-mass energy of E$$_{c.m.}$$= 144 MeV, three $$alpha$$ decay chains starting from $$^{263}$$Sg were observed, and the corresponding ER cross section was determined to be 67 pb. At the sub-barrier energy of E$$_{c.m.}$$= 133 MeV, three spontaneous fission events of a new isotope $$^{264}$$Sg were detected. The cross section was 10 pb. The half-life of $$^{264}$$Sg was determined to be 120 ms. The ER cross sections were compared with a statistical model calculation. In the fusion process, the coupled channel calculation taking into account the prolate deformation of $$^{238}$$U was adopted to determine the capture cross section. The calculated capture cross section agrees well with the fission cross section of $$^{30}$$Si + $$^{238}$$U obtained at the JAEA tandem accelerator. The measured cross section of $$^{264}$$Sg at the sub-barrier energy is factor 10$$^{4}$$ larger than the calculation based on the one-dimensional model in the fusion process, showing the fusion enhancement caused by the deformation of $$^{238}$$U. However, disagreement with the calculation suggests the presence of quasi-fission channel. At the above barrier energy of E$$_{c.m.}$$ = 144 MeV, the measured cross section is well reproduced by the calculation. This means that the interaction of $$^{30}$$Si at the equotorial side of $$^{238}$$U has advantage on the fusion process.

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