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論文

New measurement of the $$^{8}$$Li($$alpha$$,n)$$^{11}$$B reaction in a lower-energy region below the Coulomb barrier

Das, S. K.*; 福田 共和*; 溝井 浩*; 石山 博恒*; 宮武 宇也*; 渡辺 裕*; 平山 賀一*; Jeong, S. C.*; 池添 博*; 松田 誠; et al.

Physical Review C, 95(5), p.055805_1 - 055805_4, 2017/05

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Physics, Nuclear)

The $$^{8}$$Li($$alpha$$,n)$$^{11}$$B reaction is regarded as the key reaction in the inhomogeneous big bang and in type-II supernova nucleosynthesis. Recently, the importance of this reaction to solving the $$^{7}$$Li problem, i.e., the inconsistency between the predicted and the observed primordial $$^{7}$$Li abundances, has also been noted. The most recent cross-section data published by our collaboration group in 2006 [H. Ishiyama et al., Phys. Lett. B 640, 82 (2006)] cover the 0.7- to 2.6-MeV energy region in the center-of-mass system. Here, we present additional data spanning the 0.45- to 1.80-MeV energy region. Thus, the predominant energy region for the big bang nucleosynthesis, corresponding to T$$_{9}$$ = 1 (where T$$_{9}$$ is a temperature unit equivalent to 109 K), is almost completely spanned by the previous [H. Ishiyama et al., Phys. Lett. B 640, 82 (2006)] and present results together.

論文

GEM-MSTPC; An Active-target type detector in low-pressure He/CO$$_{2}$$ mixed gas

石山 博恒*; 山口 香菜子*; 溝井 浩*; 渡辺 裕*; Das, S. K.*; 橋本 尚志*; 宮武 宇也*; 平山 賀一*; 今井 伸明*; 小柳津 充広*; et al.

Journal of Instrumentation (Internet), 7(3), p.C03036_1 - C03036_14, 2012/03

 被引用回数:6 パーセンタイル:63.35(Instruments & Instrumentation)

不安定核ビームを用いた低エネルギー反応の研究に向けて、低圧力のHe/CO$$_{2}$$混合ガスで動作するガス検出器の開発を行った。高入射率に対応するため、400-$$mu$$m厚のgas electron multiplier(THGEM)を比例計数管として使用することし、最大毎秒10$$^{5}$$個の$$^{12}$$Cビームを用いてテストを行った。テスト結果からTHGEMを用いたガス検出器が高入射率に対応できることを確認した。

論文

A New measurement of the astrophysical $$^8$$Li(d,t)$$^7$$Li reaction

橋本 尚志; 石山 博恒*; 渡辺 裕*; 平山 賀一*; 今井 伸明*; 宮武 宇也; Jeong, S.-C.*; 田中 雅彦*; 吉川 宣治*; 野村 亨*; et al.

Physics Letters B, 674(4-5), p.276 - 280, 2009/04

 被引用回数:6 パーセンタイル:53.36(Astronomy & Astrophysics)

$$^8$$Li(d,t)$$^7$$Li反応の反応断面積を重心系で1.2から0.3MeVのエネルギーで7点直接測定した。これらのエネルギーは1$$sim$$3$$times$$10$$^9$$Kのガモフピーク領域をカバーする。重心系で0.8MeVのエネルギーで断面積の増大が観測され、これは複合核である$$^{10}$$Beの22.4MeVの励起状態の寄与によると考えられる。また、この寄与によって天体核反応率は1$$times$$10$$^9$$Kで従来用いられていた値よりも1桁大きいことが明らかとなった。

論文

A New measurement of the astrophysical $$^8$$Li($$alpha$$, n)$$^{11}$$B reaction

石山 博恒*; 橋本 尚志; 石川 智子*; 渡辺 裕*; Das, S. K.*; 宮武 宇也; 溝井 浩*; 福田 共和*; 田中 雅彦*; 渕 好秀*; et al.

Physics Letters B, 640(3), p.82 - 85, 2006/09

 被引用回数:31 パーセンタイル:13.69(Astronomy & Astrophysics)

終状態を抑えながら、$$^{8}$$Li($$alpha$$,n)$$^{11}$$B反応の励起関数をE$$_{rm{cm}}$$=0.7-2.6MeVの領域で測定した。従来よりも高統計で得られた結果は、E$$_{rm{cm}}le$$1.5MeVで、以前の測定データと二倍以上小さな断面積を示した。E$$_{rm{cm}}$$=0.85MeV近傍に共鳴ピークを観測した。

論文

A New measurement of the $$^8$$Li($$alpha$$,n)$$^{11}$$B reaction for astrophysical interest

Das, S. K.*; 福田 共和*; 溝井 浩*; 石山 博恒*; 宮武 宇也*; 渡辺 裕*; 平山 賀一*; 田中 雅彦*; 吉川 宣治*; Jeong, S.-C.*; et al.

AIP Conference Proceedings 847, p.374 - 376, 2006/07

軽い中性子過剰核を含む($$alpha$$,n)反応は速い中性子捕獲過程やビッグバン元素合成中で重要な役割を担う。特に$$^8$$Li($$alpha$$,n)$$^{11}$$B反応は安定核の存在しない質量数8のギャップを越えて重い元素を生成する反応の一つとして注目を集めている。今回、$$^8$$Li($$alpha$$,n)$$^{11}$$B 反応の重心系で0.45-1.75MeVのエネルギー領域での直接測定を行った。このエネルギー領域は1$$times$$10$$^9$$Kでのガモフピークに相当する。$$^8$$Liビームは$$^9$$Be($$^7$$Li,$$^8$$Li)反応を用いて生成し、反跳核質量分析器(RMS)を用いて一次ビームや同時に生成される核種とわけた。検出器系はビーム飛行時間測定装置,Multiple-Sampling and Tracking Proportional Chamber(MSTPC)と中性子検出器からなる。ビームの飛行時間で$$^8$$Liビームのエネルギーをイベントごとに決定した後、MSTPCに直接打ち込む。MSTPC内にはHe+CO$$_2$$(10$$%$$)の混合ガスが140torrの圧力で封入されており、このガスは検出器ガスとターゲットの両方の役割を果たす。反応で放出された中性子はMSTPCの周りを取り囲んだ中性子検出器で検出される。MSTPC内で反応が起こった場合、エネルギー損失シグナルの急激な変化が測定され、反応位置とエネルギーを決定できる。中性子検出器からの情報を加えて、反応の運動学的条件を満たすものを本物のイベントとした。本実験の結果はわれわれのグループが過去に測定した結果とエネルギーの重なる範囲で一致した。本講演では得られた実験結果について報告する。

論文

Production of a low-energy radioactive nuclear beam with high purity using JAERI-RMS

石山 博恒*; 石川 智子*; 橋本 尚志; 渡辺 裕*; 平山 賀一*; 今井 伸明*; 宮武 宇也; 田中 雅彦*; 渕 好秀*; 吉川 宣治*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 560(2), p.366 - 372, 2006/05

 被引用回数:7 パーセンタイル:50.26(Instruments & Instrumentation)

核子移行逆反応の特性を利用して軽い中性子過剰核領域における低エネルギー短寿命核ビームを生成した。原研反跳核分析器が持つ質量分離,速度分離は、ビームの高純度化に役に立った。これまでに、$$^8$$Li, $$^{12}$$Bと$$^{16}$$N-RNBsを生成し実験に用いている。それぞれのビーム強度,純度は1.4$$times$$10$$^4$$ppsで99$$%$$、7.8$$times$$10$$^3$$ppsで98$$%$$、そして4.7$$times$$10$$^3$$ppsで98.5$$%$$である。

論文

Gated multiple-sampling and tracking proportional chamber; New detector system for nuclear astrophysical study with radioactive nuclear beams

橋本 尚志; 石山 博恒*; 石川 智子*; 川村 隆史*; 中井 浩二*; 渡辺 裕*; 宮武 宇也; 田中 雅彦*; 渕 好秀*; 吉川 宣治*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 556(1), p.339 - 349, 2006/01

 被引用回数:29 パーセンタイル:10.16(Instruments & Instrumentation)

三次元の飛跡検出型の比例ガス検出器を開発した。ゲーティンググリッドの採用により、4$$times$$10$$^4$$個/秒の荷電粒子入射に対しても安定な性能を持続できる。ほぼ100$$%$$の検出効率を持つので、ビーム強度の弱い短寿命核ビームによる天体核反応率の測定実験に最適な検出器である。

論文

Mass spectromety of $$^{41}$$Ca with RCNP AVF cyclotron

板橋 隆久*; 福田 共和*; 下田 正*; 藤田 佳孝*; 山県 民穂*; 永目 諭一郎

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 29, p.151 - 154, 1987/00

大阪大学核物理研究センター(RCNP)のAVFサイクロトロンを用いて$$^{41}$$Caの加速器質量分析法の開発を行なった。

口頭

Study of astrophysical ($$alpha$$,n) reactions on light neutron-rich nuclei using low-energy radioactive nuclear beams

橋本 尚志; 光岡 真一; 市川 進一; 池添 博; 宮武 宇也; 石山 博恒*; 渡辺 裕*; 平山 賀一*; 今井 伸明*; 田中 雅彦*; et al.

no journal, , 

軽い中性子過剰核を含む($$alpha$$,n)反応は超新星爆発中の早い中性子捕獲反応の前段階で形成されるホットバブルのような中性子過剰な環境において重要な役割を果たす。これらの反応の系統的な測定を日本原子力研究開発機構のタンデム加速器施設を用いて行った。既に$$^8$$Li($$alpha$$,n)$$^{11}$$B, $$^{12}$$B($$alpha$$,n)$$^{15}$$N, $$^{16}$$N($$alpha$$,n)$$^{19}$$F反応については測定を終了しており、解析を行っている。不安定核ビームは核子移行反応によって生成し、反跳核生成分離装置を用いて一次ビームと分離する。生成されたビームはMultiple-Sampling and Tracking Proportional Chamber(MSTPC)に直接打ち込まれる。反応によって放出される中性子は周りを取り囲んだ中性子検出器によって検出される。本測定の特徴は一度の測定で広いエネルギー領域を高効率で測定できることである。$$^8$$Li($$alpha$$,n)$$^{11}$$Bは0.4-1.7MeVと0.7-2.6MeVのエネルギー領域に分けて2回の測定を行っている。本講演では0.7-2.6MeVのエネルギー領域について報告する。$$^{12}$$B($$alpha$$,n)$$^{15}$$N, $$^{16}$$N($$alpha$$,n)$$^{19}$$F反応については重心系でそれぞれ1.3-3.7MeV, 1.3-4.7MeVのエネルギー領域での測定が終了しており、現在までに得られた結果について報告する。

口頭

Direct measurements of astrophysical nuclear reaction rates on light neutron-rich nuclei at TRIAC and JAEA-RMS

宮武 宇也; 石山 博恒*; 渡辺 裕*; 平山 賀一*; 今井 伸明*; 田中 雅彦*; 吉川 宣治*; Jeong, S.-C.*; 渕 好秀*; 野村 亨*; et al.

no journal, , 

軽い中性子過剰核を含む核反応は超新星爆発や初期宇宙における元素生成過程に重要な役割を持つと考えられている。われわれは日本原子力研究開発機構(JAEA)のタンデム加速器施設においてこれらの反応の天体核反応率の系統的測定を行っている。当施設では2種の方法で不安定核ビームの生成が可能である。1つは反跳核質量分析器(JAEA-RMS)を飛行型2次ビーム分析器として利用する方法、もう1つはISOLベースの東海短寿命核分離加速実験装置(TRIAC)である。JAEA-RMSを用いて生成された核子あたり1-2MeV/uの軽い中性子過剰核ビームを用いて$$^{8}$$Li($$alpha$$,n)$$^{11}$$Bと$$^{12}$$B($$alpha$$,n)$$^{15}$$Nの反応率の直接測定を行った。実験は多重飛跡検出型比例増幅検出器(MSTPC)とそれを取り囲むように配置された中性子検出器を用い、荷電粒子をMSTPCで、反応によって放出される中性子を中性子検出器で測定した。また、TRIACは2005年の10月にビームの供給を開始し、供給された核子あたり0.175から1.1MeVまでのエネルギー可変な$$^{8}$$Liビームを用いて$$^{8}$$Li(d,p),(d,t),(d,$$alpha$$),(d,n),(p,$$alpha$$)の天体核反応率の測定を行っている。$$^{8}$$Li(d,t),(d,$$alpha$$)については既に固体CD$$_2$$ターゲットと大面積位置検出型シリコン検出器を用いて行った。本講演では$$^{8}$$Li(d,p),(d,t),(d,$$alpha$$)の励起関数についての報告と($$alpha$$,n)反応の測定から得られた反応率を用いたリチウムから窒素までの元素生成の経路について議論する。

口頭

$$^{8}$$Li(d,t)(d,p)(d,$$alpha$$)反応の直接測定

橋本 尚志; 石山 博恒*; 平山 賀一*; 渡辺 裕*; 今井 伸明*; 宮武 宇也; Jeong, S.-C.*; 吉川 宣治*; 田中 雅彦*; 野村 亨*; et al.

no journal, , 

宇宙初期での非一様ビッグバン模型や超新星爆発中の元素合成過程においては中性子過剰な環境が作られるため、原子核反応の経路は安定線よりややずれて中性子過剰核を経由して進むと予想される。この過程において$$^{8}$$Liは安定核の存在しない質量数8を越える鍵となる元素として注目されている。われわれのグループでは$$^{8}$$Liの関与する反応の断面積を測定することで反応経路を明らかにすることを目的として実験を行っている。本講演ではTRIACで行われた$$^{8}$$Li(d,t), $$^{8}$$Li(d,p), $$^{8}$$Li(d,$$alpha$$)反応断面積の測定について報告する。

口頭

A Systematic study of astrophysical nuclear reaction rates via $$^8$$Li

宮武 宇也; 石山 博恒*; 渡辺 裕*; 平山 賀一*; 今井 伸明*; 田中 雅彦*; 吉川 宣治*; Jeong, S.-C.*; 渕 好秀*; 野村 亨*; et al.

no journal, , 

JAEAタンデム加速器施設では、低エネルギーの中性子過剰な短寿命核ビームによる系統的な反応率測定実験を進めてきた。これまでに、$$^8$$Li($$alpha$$, n)$$^{11}$$B, $$^{12}$$B($$alpha$$, n)$$^{15}$$Nや$$^8$$Li(d, p), (d, t), (d, $$alpha$$), (p, $$alpha$$)反応の断面積測定を行った。会議では、測定した断面積の励起関数と反応率、及びそれらの値による早い中性子捕獲過程に及ぼす影響について議論する。

口頭

Direct measurement of astrophysical $$^8$$Li(d,t)$$^7$$Li reaction

橋本 尚志; 宮武 宇也; 光岡 真一; 西尾 勝久; 佐藤 哲也; 市川 進一; 長 明彦; 松田 誠; 石山 博恒*; 渡辺 裕*; et al.

no journal, , 

宇宙初期での非一様ビッグバン模型や超新星爆発中の元素合成過程においては中性子過剰な環境が作られるため、原子核反応の経路は安定線よりややずれて中性子過剰核を経由して進むと予想される。この過程において$$^8$$Liは安定核の存在しない質量数8を越える鍵となる元素として注目されている。われわれのグループでは$$^8$$Liの関与する反応の断面積を測定することで反応経路を明らかにすることを目的として実験を行っている。最も注目される反応である$$^8$$Li($$alpha$$,n)$$^11$$Bの測定に引き続き、TRIACで$$^8$$Li(d,t)$$^7$$Li, $$^8$$Li(d,p)$$^9$$Li, $$^8$$Li(d,$$alpha$$)$$^6$$Heの反応断面積の測定を行った。この実験で重心系1.5MeV以下のエネルギーにおける反応断面積を世界で初めて測定することができた。また、$$^8$$Li(d,t)$$^7$$Li反応では重心系0.8MeVに異常に大きな断面積の増大が見られた。これは複合核である$$^{10}$$Beに22.4MeVの新たな励起状態が存在することを示唆する。本講演ではこの$$^8$$Li(d,t)$$^7$$Li反応の測定について報告する。

口頭

$$^8$$Li(d,t),(d,p),(d,$$alpha$$)の直接測定

橋本 尚志; 石山 博恒*; 渡辺 裕*; 平山 賀一*; 今井 伸明*; 宮武 宇也; Jeong, S.-C.*; 田中 雅彦*; 野村 亨*; 岡田 雅之*; et al.

no journal, , 

宇宙初期での非一様ビッグバン模型や超新星爆発中の元素合成過程においては中性子過剰な環境が作られるため、原子核反応の径路は安定線よりややずれて中性子過剰核側を進むと予想されている。この過程において$$^8$$Liは安定核の存在しない質量数8の領域を越える鍵となる元素として注目されている。$$^8$$Liを経由する反応の径路を明らかにするため、$$^8$$Li(d,p), (d,t), (d,$$alpha$$)の反応断面積の測定をTRIACで行った。$$^8$$Li(d,t)反応は過去に行われた重心系2.8から1.5MeVでの測定において天体中で重要となる重心系1.5MeV以下のエネルギー領域への断面積の増大の傾向がみられたこと、また重心系0.8MeVに相当する複合核$$^{10}$$Beの励起エネルギー(22.4MeV)に励起準位の存在が示唆されており、その準位からのトライトンの崩壊が観測されていることから複合核過程による断面積の増大が予想された。本測定により世界で初めて重心系1.5MeV以下のエネルギー領域での断面積データを得、重心系0.8MeVで断面積の増大がみられた。断面積の角分布が等方的であることからこの増大は$$^{10}$$Beの22.4MeVの準位の寄与であると考えられる。この共鳴の寄与よって天体核反応率は元素合成の起こる温度である10$$^9$$K付近では従来考えられていたよりも1桁大きくなることが明らかとなった。本講演では実験の概要と$$^8$$Li(d,t)反応の解析結果、及び$$^8$$Li(d,t),(d,$$alpha$$)の解析について報告する。

口頭

低エネルギー核反応測定用検出器GEM-MSTPCの開発

橋本 尚志; 溝井 浩*; Das, S.*; 福田 共和*; 石山 博恒*; 渡辺 裕*; 田中 雅彦*; 宮武 宇也

no journal, , 

TRIAC等の短寿命核加速実験施設では近年10$$^6$$Hzを越えるような高強度低エネルギー不安定核ビームの供給が可能となってきている。ここでは、従来はその断面積の小ささから測定が困難であった不安定核が関与する天体核反応の測定実験が計画されている。これらの実験では($$alpha$$,n), ($$alpha$$,p), (p,n), (p,$$alpha$$)などのガス標的が必要になる場合が少なからずあるが、低エネルギーの重イオン反応では反跳粒子がガス標的中から飛び出すことが困難なため、検出器ガスが標的を兼ねるアクティブターゲット法を用いた測定が望ましい。一方、ガス検出器は高強度の重イオンビームを入射するとガス増幅率が不安定になる、あるいは分解能が劣化する等の不具合をきたすようになる。このような状況に対応するため、Gas Electron Maltiplier (GEM)を用いた新たなTPC型の検出器の開発を行っている。われわれの用途では低エネルギー重イオンの検出、検出器ガスにHeベースの混合ガスを用いなければならない、1/10気圧程度で安定動作しなければならないなどの高エネルギー実験等で開発されているMinimum Ionization particlesを検出するためのGEMを用いたTPCとは異なるにない新たな開発要素が数多くある。本講演では現在の試験の状況と、その結果についてまとめる。

口頭

低エネルギー核反応測定実験用検出器GEM-MSTPCの開発

山口 香菜子*; 石山 博恒*; 田中 雅彦*; 渡辺 裕*; 宮武 宇也; 平山 賀一*; 今井 伸明*; 渕 好秀*; Jeong, S.-C.*; 野村 亨*; et al.

no journal, , 

天体核反応断面積の直接測定に用いる検出器GEM-MSTPCの開発を行っている。低エネルギー短寿命核ビームによるHe捕獲反応の断面積測定を計画しており、He主体ガス,低圧力(100torr),高強度ビーム入射(10$$^6$$pps)での安定動作が要求される。従来使用していたMSTPCでは、比例増幅部のワイアの空間電荷の飽和による制限から、10$$^4$$pps程度以下の入射率で安定動作していたが、より高強度入射でゲイン変動等のない安定動作のためにワイア部分をGEMフォイルに変更した。He主体ガスと低圧力での条件において、50$$mu$$m厚のGEMフォイルを使用した際のガス増幅度,動作条件とその問題点,現在試験を進めている400$$mu$$m厚のGEMフォイルにおけるガス増幅度と動作条件等について紹介する。

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