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Role of multiparticle-multihole states in $$^{18,19}$$O in thermal neutron capture of $$^{18}$$O

$$^{18}$$O熱中性子捕獲反応で得られる$$^{18,19}$$O原子核中粒子・ホール状態の知見

永井 泰樹*; 瀬川 麻里子; 大崎 敏郎*; 松江 秀明; 武藤 一雄*

Nagai, Yasuki*; Segawa, Mariko; Osaki, Toshiro*; Matsue, Hideaki; Muto, Kazuo*

陽子数・中性子数が魔法数8の二重閉殻核である酸素16に中性子が2個加わった$$^{18}$$Oの基底状態の構造は、酸素16の芯の周りを2個の中性子が運動する成分に加え2粒子4孔状態の成分が10%程度混在していることが知られている。さらにこの酸素18に1個中性子が加わった$$^{19}$$Oの96keVにある第一励起状態はスピンパリティーが3/2$$^{+}$$の($$d$$$$_{(5/2)}$$)$$^{3}$$粒子状態という極めて特異な状態であることが過去の研究から知られている。そこで本研究では$$^{18}$$Oの熱中性子捕獲反応で上記特異な性質がどのような影響をもたらすかを研究した。その結果、反応後即発的に放出される複数のE1(電気双極子)遷移$$gamma$$線のうち、捕獲状態からそれぞれ18keV低い状態(3/2$$^{-}$$)と729keV低い状態(1/2$$^{-}$$)への遷移を比較すると前者のほうが20万倍大きいこと、さらにこの3/2$$^{-}$$状態からの遷移は、基底状態の5/2$$^{+}$$($$d$$$$_{5/2}$$)より96keVの3/2$$^{+}$$状態($$d$$$$_{5/2}$$)$$^{3}$$への方が6倍も遷移しやすいことを突き止めた。これら異常な$$gamma$$線遷移の観測は世界初の発見である。この研究により中間状態の3/2$$^{-}$$状態が、20年前に予言され長年に渡りその検証が待たれていた課題であった1粒子4孔状態であることを初めて解明できた。

The primary $$E$$1 $$gamma$$-ray transition strength from the thermal neutron capture of $$^{18}$$O to the 3/2$$^{-}$$ state, 18 keV below the neutron threshold of $$^{19}$$O, was found to be about two hundred thousand times stronger than that to the 1/2$$^{-}$$ excited state, 729 keV below the threshold. In addition, the $$E$$1 strength from the 3/2$$^{-}$$ state leading to the 3/2$$^{+}$$ state with three ($$d$$$$_{5/2}$$)$$^{3}$$ neutrons was six times stronger than that to the 5/2$$^{+}$$ ground state with a single ($$d$$$$_{5/2}$$) neutron. These anomalous $$gamma$$-ray decay patterns give the first clear experimental evidence for the predicted property of the 3/2$$^{-}$$ state as mainly having a one-hole-four-particle configuration. Unique features of the $$^{18}$$O ground state with a two-hole-four-particle configuration and of the 3/2$$^{+}$$ state combined with a discrete prompt $$gamma$$-ray spectroscopy following the thermal neutron capture of $$^{18}$$O enabled us to exclusively identify the configuration of the 3/2$$^{-}$$ state.

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分野:Physics, Nuclear

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