First direct mass measurements of nuclides around = 100 with a multireflection time-of-flight mass spectrograph

伊藤 由太*; Schury, P.*; 和田 道治*; 新井 郁也*; 羽場 宏光*; 平山 賀一*; 石澤 倫*; 加治 大哉*; 木村 創大*; 小浦 寛之; et al.

Physical Review Letters, 120(15), p.152501_1 - 152501_6, 2018/04

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.120.152501

冷たい核融合反応および熱い融合反応によって生成した変形閉殻中性子数152の近傍に位置する原子核Es, Fm、および超フェルミウム原子核Md, Noの質量の直接測定を、多反射時間飛行質量分析装置(MR-TOF)を用いて実施した。EsおよびMdの質量測定は世界で初めての成果である。さらにMdの質量を崩壊連鎖のアンカーポイントとして用いてBhおよびMtまでの重い原子核の質量を決定した。これらの新測定された質量を理論質量計算と比較し、巨視的・微視的模型の予測値と良い一致が見られることを示した。近接する3つの質量値から求められる経験的殻ギャップエネルギーを今回の質量値から求め、MdおよびLrに対する変形閉殻中性子数の存在を裏付ける結果を得た。

First online multireflection time-of-flight mass measurements of isobar chains produced by fusion-evaporation reactions; Toward identification of superheavy elements via mass spectroscopy

Schury, P.*; 和田 道治*; 伊藤 由太*; 加治 大哉*; 新井 郁也*; MacCormick, M.*; Murray, I.*; 羽場 宏光*; Jeong, S.*; 木村 創大*; et al.

Physical Review C, 95(1), p.011305_1 - 011305_6, 2017/01

AA2016-0638.pdf:0.71MB

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.95.011305

多反射時間飛行質量分析装置を理化学研究所設置の気体充填型反跳分離装置-II型(GARIS-II)と連結したガスセルに配置し、崩壊連鎖を伴う重原子核の質量の直接測定を実施した。融合-蒸発反応で生成された原子核をGARIS-IIを用いて分離し、ヘリウムガスセルで止めて目的の原子核を捕集した。本実験でFr-Rn-At-Po, Fr-Rn-At-Po-Bi及びFr-Rn-Atの3つの同重体鎖の時間飛行スペクトルが観測された。その結果、Fr, Rn、そしてAtの原子質量値が精密に決定された、今回の解析において、Bi, Po, Rn、そしてAtの同定は10個以下という少量のイオン数でなされた。この成果は 次のステップとして実施する予定である(生成量が極少量の)超重元素イオンの質量分析につながる成果となる。

A Multi-reflection time-of-flight mass spectrograph for short-lived and super-heavy nuclei

Schury, P. H.*; 和田 道治*; 伊藤 由太*; Naimi, S.*; 園田 哲*; 三田 浩希*; 高峰 愛子*; 岡田 邦宏*; Wollnik, H.*; Chon, S.*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 317(Part B), p.537 - 543, 2013/12

https://doi.org/10.1016/j.nimb.2013.06.025

極短寿命の原子核の高精度質量測定を実現する目的のために、理化学研究所において多反射時間飛行法(MRTOF)による質量分析を実施した。とりわけ大きな興味の対象としているのはr過程元素合成や超ウラン原子核の質量測定である。このような原子核に対しては、MRTOFはこれまで伝統的に質量測定に使われてきたペニングトラップ法に比べてよりよいパフォーマンスを与えることができる。われわれはMRTOFが与える質量測定の相対精度がにまで達し、そして重く、短寿命な原子核に適用可能であることをいくつかの実例を示しながら紹介する。

Spins and parities of astrophysically important S states from Si(He, )S

Setoodehnia, K.*; Chen, A. A.*; 小松原 哲郎*; 久保野 茂*; Binh, D. N.*; Carpino, J. F.*; Chen, J.*; 橋本 尚志*; 早川 岳人; 石橋 陽子*; et al.

Physical Review C, 83(1), p.018803_1 - 018803_4, 2011/01

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.83.018803

Sの陽子が非束縛な状態は、古典的な新星爆発やI型X線バーストにおける水素爆発の温度でのP(, )S熱核反応率を強く影響する。特に、スピンとパリティが3と2の同定されている4.7から4.8MeVの励起エネルギーに存在する未観測の2つの状態が反応率に強く影響すると予言されている。最近の実験では、2つの候補の状態が4.699MeVと4.814MeVに観測されたが、実験的にはスピンとパリティの情報が得られていない。われわれはSi(He, )S反応を用いて、Sのインビーム線核分光を行った。スピンとパリティはよく知られているミラー核の状態との比較から同定した。

Es標的を用いて生成する中性子過剰Fm領域核の自発核分裂の測定

浅井 雅人; 塚田 和明; 廣瀬 健太郎; 豊嶋 厚史; 富塚 知博; Chiera, N. M.; 伊藤 由太; 牧井 宏之; 永目 諭一郎; 西尾 勝久; et al.

no journal, , 

Fm, Fm, Lrの自発核分裂の測定を、原子力機構タンデム加速器施設においてEs標的を用いて行った。これら3核種は、非対称核分裂, 全運動エネルギー(TKE)の大きい対称核分裂、TKEの小さい対称核分裂という、それぞれ異なる核分裂特性を示し、そのメカニズムも大きく異なる。これらの違いがどのように生じるか、非常に興味深い。FmはEs標的とOビームを用いた多核子移行反応で合成し、LrはCm(N,4n)融合蒸発反応で合成した。生成核をガスジェット結合型オンライン同位体分離装置で質量分離し、回転円盤型・核分裂片測定装置に運んで測定した。実験で得られた核分裂片の質量数とTKEの分布から、Fm, Fm, Lrの自発核分裂のメカニズムの違いについて議論する。

Es標的を用いた中性子過剰Fm同位体の自発核分裂測定

浅井 雅人; 塚田 和明; 廣瀬 健太郎; 豊嶋 厚史; 富塚 知博; Chiera, N. M.; 伊藤 由太; 牧井 宏之; 永目 諭一郎; 西尾 勝久; et al.

no journal, , 

原子力機構タンデム加速器施設において、中性子過剰重アクチノイド核Fm, Fm, Lrの自発核分裂を測定した。FmとFmは、Oビームと半減期276日の非常に稀少なEs標的を用いた多核子移行反応で合成した。核反応生成物はオンライン同位体分離装置(ISOL)で質量分離した。典型的な質量非対称な核分裂から非常にシャープな質量対称分裂への遷移が、FmとFmの間で明瞭に観測された。一方、Lrの自発核分裂では、3種類の異なる核分裂モードが混在していることが明らかになった。

Spontaneous fission studies for neutron-rich Fm and Lr isotopes

浅井 雅人; 塚田 和明; 廣瀬 健太郎; 豊嶋 厚史*; 富塚 知博*; Chiera, N. M.*; 伊藤 由太; 牧井 宏之; 永目 諭一郎*; 西尾 勝久; et al.

no journal, , 

中性子過剰フェルミウム及びローレンシウム同位体の自発核分裂について研究した。中性子過剰フェルミウム同位体は、Es標的に原子力機構タンデム加速器からのOビームを照射して合成し、中性子過剰ローレンシウム同位体はCm標的にNビームを照射して合成した。核反応生成物をオンライン同位体分離装置ISOLを用いて同位体分離することで、他の核種の混入がない高精度の核分裂片測定を可能にした。得られた核分裂片の質量分布と全運動エネルギー分布から、この領域の原子核の核分裂で特徴的に見られる対称分裂と非対称分裂の競合に関する新しい知見を得た。