Precise measurements of projectile charge changing cross sections for intermediate energy heavy ions

CR-39飛跡検出器を用いた中間エネルギー重イオンの入射核電荷交換断面積の精密測定

太田 周也*; 安田 仲宏*; Sihver, L.*; 小平 聡*; 井手口 悠介*; 長谷部 信行*

Ota, Shuya*; Yasuda, Nakahiro*; Sihver, L.*; Kodaira, Satoshi*; Ideguchi, Yusuke*; Hasebe, Nobuyuki*

本研究は、宇宙線の起源解明のために有益な情報である、宇宙線起源の元素組成の解明を目標としている。宇宙線(陽子から鉄など重イオン含め)は発生してから、地球に到達するまでに、星間水素と核反応を起こして、さまざまな二次核を生成しており、地球近傍で観測した宇宙線の元素組成に混じっている。このため、宇宙線重イオンと水素の反応断面積(入射核電荷交換断面積)を正確に測定し、二次核の生成量を差し引けば、宇宙線起源由来の元素組成が求まる。本研究では、CR-39飛跡検出器を用いた高精度測定手法を開発し、100から1000MeV/nucleonのFeやMgビームと,標的を用い、全断面積及び、各元素を生成する断面積(部分断面積)測定を行った。測定した断面積は、エネルギーの重複する範囲で過去の実験データと一致し、本測定方法の有効性が確認できた。また、300MeV/n以下では、本測定が初めてのデータとなったが、モデル計算から15%以上大きい値を示し、従来の断面積計算モデルの改良やさらなる実験データ取得の必要性を示すことができた。

Projectile charge-changing cross sections for nuclei in galactic cosmic rays (GCRs) on hydrogen play essentially important roles for the study of origin and source composition of GCRs. Previous experimental and theoretical works done so far made much progress on those cross sections. However, there are still uncertainties in much of the cross section data, and therefore the present knowledge of cross sections has not led to successful determination of the GCR source composition. To improve the uncertainties, a novel measurement system of projectile charge-changing cross section using CR-39 plastic nuclear track detectors with excellent position and nuclear charge resolutions has been developed. We carried out measurements of total and partial charge-changing cross sections for Fe and Mg on and targets at 0.1 to 1 GeV/n using the method.