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論文

Neutron capture cross sections of light neutron-rich nuclei relevant for $$r$$-process nucleosynthesis

Bhattacharyya, A.*; Datta, U.*; Rahaman, A.*; Chakraborty, S.*; Aumann, T.*; Beceiro-Novo, S.*; Boretzky, K.*; Caesar, C.*; Carlson, B. V.*; Catford, W. N.*; et al.

Physical Review C, 104(4), p.045801_1 - 045801_14, 2021/10

中性子過剰核に対する中性子捕獲断面積は、$$r$$過程元素合成を理解する上で直接必要なデータであるものの、中性子標的が存在しないことと中性子過剰核の半減期が短いため、その実験を行うことは困難である。その代替手段として、$$(n,gamma)$$反応の逆過程である$$(gamma,n)$$反応のデータから導出する方法が行われている。本論文では、中性子数20領域の中性子過剰核に対し、クーロン分解反応を用いて$$(gamma,n)$$反応の断面積を測定し、そこから$$(n,gamma)$$反応の断面積を得た。その結果、$$^{28,29}$$Naと$$^{34}$$Alに対する中性子捕獲断面積については、統計模型で予測された値よりも小さく、$$^{32}$$Mgに対しては大きな値となることがわかった。

論文

$$alpha$$-decay properties of $$^{200,202}$$Fr

Ghys, L.*; Andreyev, A. N.; Huyse, M.*; Van Duppen, P.*; Antalic, S.*; Barzakh, A.*; Capponi, L.*; Cocolios, T. E.*; Cubiss, J.*; Derkx, X.*; et al.

Physical Review C, 100(5), p.054310_1 - 054310_13, 2019/11

 被引用回数:9 パーセンタイル:86.57(Physics, Nuclear)

The aim of this work was to investigate the $$alpha$$-decay properties of $$^{200,202}$$Fr and daughter products. Neutron-deficient francium nuclei are produced at ISOLDE-CERN bombarding a UCx target with 1.4 GeV protons. Due to the very high statistics and the high beam purity, improved decay data for $$^{202}$$Fr and its daughters were obtained. The observation of crossover transitions positioned the isomeric high-spin level of $$^{198}$$At at an excitation energy of 265(3) keV. Half-life values of 4.47(5) s and 1.28(10) s were extracted for the ground state and isomeric state of $$^{198}$$At and 52(3) ms for the ground-state decay of $$^{200}$$Fr.

論文

Fusion reaction $$^{48}$$Ca+$$^{249}$$Bk leading to formation of the element Ts (Z=117)

Khuyagbaatar, J.*; Yakushev, A.*; D$"u$llmann, Ch. E.*; Ackermann, D.*; Andersson, L.-L.*; 浅井 雅人; Block, M.*; Boll, R. A.*; Brand, H.*; Cox, D. M.*; et al.

Physical Review C, 99(5), p.054306_1 - 054306_16, 2019/05

AA2019-0039.pdf:5.03MB

 被引用回数:10 パーセンタイル:88.51(Physics, Nuclear)

$$^{48}$$Ca+$$^{249}$$B融合反応を用いて117番元素(Ts)合成実験を行い、117番元素に起因すると思われる4つの$$alpha$$崩壊連鎖を観測した。うち2つは長い崩壊連鎖で、$$^{294}$$Tsの$$alpha$$崩壊に起因するものと同定された。他の2つは短い崩壊連鎖で、$$^{293}$$Tsの$$alpha$$崩壊に起因すると考えると矛盾しない。今回の結果と過去の文献値を比較したところ、今回の我々の結果は過去の文献値をほぼ再現し、117番元素合成の事実を強く再確認する結果となった。

論文

Inverse odd-even staggering in nuclear charge radii and possible octupole collectivity in $$^{217,218,219}$$At revealed by in-source laser spectroscopy

Barzakh, A. E.*; Cubiss, J. G.*; Andreyev, A. N.; Seliverstov, M. D.*; Andel, B.*; Antalic, S.*; Ascher, P.*; Atanasov, D.*; Beck, D.*; Biero$'n$, J.*; et al.

Physical Review C, 99(5), p.054317_1 - 054317_9, 2019/05

 被引用回数:5 パーセンタイル:69.53(Physics, Nuclear)

Hyperfine-structure parameters and isotope shifts for the 795-nm atomic transitions in $$^{217,218,219}$$At have been measured at CERN-ISOLDE, using the in-source resonance-ionization spectroscopy technique. Magnetic dipole and electric quadrupole moments, and changes in the nuclear mean-square charge radii, have been deduced. A large inverse odd-even staggering in radii, which may be associated with the presence of octupole collectivity, has been observed. Namely, the radius of the odd-odd isotope $$^{218}$$At has been found to be larger than the average.

論文

Ground-state configuration of neutron-rich $$^{35}$$Al via Coulomb breakup

Chakraborty, S.*; Datta, U.*; Aumann, T.*; Beceiro-Novo, S.*; Boretzky, K.*; Caesar, C.*; Carlson, B. V.*; Catford, W. N.*; Chartier, M.*; Cortina-Gil, D.*; et al.

Physical Review C, 96(3), p.034301_1 - 034301_9, 2017/09

 被引用回数:2 パーセンタイル:14.2(Physics, Nuclear)

GSIのLAND-FRSセットアップを用いて、$$^{35}$$Alの基底状態配位をクーロン分解反応によって調べた。そこで得られた包括的断面積は78(13)mbとなった。単一粒子模型によるクーロン分解反応断面積を大規模殻模型計算による$$^{34}$$Al+1中性子系の分光学的因子と組み合わせることによって得られた理論計算の断面積を実験値と比較した。その結果、殻模型計算では$$f$$軌道の寄与をいくらか過大評価し、$$p$$軌道の寄与を過小評価していることがわかった。これは、$$^{35}$$Alの基底状態において中性子数28の殻ギャップが著しく縮まっており、それによって、$$pf$$殻を占める最後の2個の中性子軌道が$$p$$軌道をより多く占有しているためであると考えられる。

論文

Towards saturation of the electron-capture delayed fission probability; The New isotopes $$^{240}$$Es and $$^{236}$$Bk

Konki, J.*; Khuyagbaatar, J.*; Uusitalo, J.*; Greenlees, P. T.*; Auranen, K.*; Badran, H.*; Block, M.*; Briselet, R.*; Cox, D. M.*; Dasgupta, M.*; et al.

Physics Letters B, 764, p.265 - 270, 2017/01

 被引用回数:12 パーセンタイル:79.17(Astronomy & Astrophysics)

The new neutron-deficient nuclei $$^{240}$$Es and $$^{236}$$Bk were synthesised at the gas-filled recoil separator RITU. They were identified by their radioactive decay chains starting from $$^{240}$$Es produced in the fusion-evaporation reaction $$^{209}$$Bi($$^{34}$$S,3n)$$^{240}$$Es. Half-lives of 6(2)s and 22$$^{+13}_{-6}$$s were obtained for $$^{240}$$Es and $$^{236}$$Bk, respectively. Two groups of $$alpha$$ particles with energies $$E_{alpha}$$=8.19(3) MeV and 8.09(3) MeV were unambiguously assigned to $$^{240}$$Es. Electron-capture delayed fission branches with probabilities of 0.16(6) and 0.04(2) were measured for $$^{240}$$Es and $$^{236}$$Bk, respectively. These new data show a continuation of the exponential increase of ECDF probabilities in more neutron-deficient isotopes.

論文

Recoil-$$alpha$$-fission and recoil-$$alpha$$-$$alpha$$-fission events observed in the reaction $$^{48}$$Ca + $$^{243}$$Am

Forsberg, U.*; Rudolph, D.*; Andersson, L.-L.*; Di Nitto, A.*; D$"u$llmann, Ch. E.*; Fahlander, C.*; Gates, J. M.*; Golubev, P.*; Gregorich, K. E.*; Gross, C. J.*; et al.

Nuclear Physics A, 953, p.117 - 138, 2016/09

 被引用回数:32 パーセンタイル:93.48(Physics, Nuclear)

$$^{48}$$Ca + $$^{243}$$Am反応による115番元素合成実験で観測された$$alpha$$崩壊連鎖について、最近我々が報告したドイツGSIで測定したデータと過去に報告されたロシアDubna及び米国LBNLで測定されたデータのすべてを使い、その起源を調査した。それらのデータの中に、反跳核-$$alpha$$-($$alpha$$)-核分裂タイプの短い崩壊連鎖が14事象観測されており、そのうちのいくつかは中性子が2個放出されてできる$$^{289}$$Mc起源であるとこれまで解釈されてきた。一方、今回我々は、これらの短い崩壊連鎖のほとんどが、中性子が3個放出されてできる$$^{288}$$Mc起源であり、崩壊連鎖の途中でEC崩壊して核分裂したものであろうと再同定した。

論文

$$beta$$-delayed fission and $$alpha$$ decay of $$^{196}$$At

Truesdale, V. L.*; Andreyev, A.; Ghys, L.*; Huyse, M.*; Van Duppen, P.*; Sels, S.*; Andel, B.*; Antalic, S.*; Barzakh, A.*; Capponi, L.*; et al.

Physical Review C, 94(3), p.034308_1 - 034308_11, 2016/09

 被引用回数:9 パーセンタイル:65.08(Physics, Nuclear)

A nuclear-decay spectroscopy study of the neutron-deficient isotope $$^{196}$$At is reported where an isotopically pure beam was produced using the selective Resonance Ionization Laser Ion Source and On-Line Isotope Mass Separator (CERN). The fine-structure $$alpha$$ decay of $$^{196}$$At allowed the low-energy excited states in the daughter nucleus $$^{192}$$Bi to be investigated. A $$beta$$-delayed fission study of $$^{196}$$At was also performed. A mixture of symmetric and asymmetric fission-fragment mass distributions of the daughter isotope $$^{196}$$Po (populated by $$beta$$ decay of $$^{196}$$At) was deduced based on the measured fission-fragment energies. A $$beta$$DF probability $$P_{rm beta DF}$$($$^{196}$$At) = 9(1)$$times$$10$$^{-5}$$ was determined.

論文

The Martian surface radiation environment; A Comparison of models and MSL/RAD measurements

Matthi$"a$, D.*; Ehresmann, B.*; Lohf, H.*; K$"o$hler, J.*; Zeitlin, C.*; Appel, J.*; 佐藤 達彦; Slaba, T. C.*; Martin, C.*; Berger, T.*; et al.

Journal of Space Weather and Space Climate (Internet), 6, p.A13_1 - A13_17, 2016/03

 被引用回数:50 パーセンタイル:95.45(Astronomy & Astrophysics)

2012年8月6日以降、Mars Science Laboratory (MSL)に搭載された複合型放射線検出器(RAD)を用いて火星表面による放射線環境の測定が続けられている。本研究では、GEANT4, PHITS, HZETRN/OLTARISなど様々なコードを用いて火星表面における放射線環境を推定し、その結果とRADによる測定値を比較した。その結果、計算結果は測定値と概ねよい一致を示すものの、場合によっては大きく解離することが分かった。また、RADのデータは放射線輸送計算について、最適なインプットパラメータや物理モデルの最適な選択に役立つことも確認された。今回の解析結果は、今後、有人火星ミッションを計画する際、その被ばく線量評価や宇宙機遮へい設計などに活用することができる。

論文

Origin of the spin Seebeck effect in compensated ferrimagnets

Gepr$"a$gs, S.*; Kehlberger, A.*; Coletta, F.*; Qiu, Z.*; Guo, E.-J.*; Schulz, T.*; Mix, C.*; Meyer, S.*; Kamra, A.*; Althammer, M.*; et al.

Nature Communications (Internet), 7, p.10452_1 - 10452_6, 2016/02

 被引用回数:100 パーセンタイル:97.17(Multidisciplinary Sciences)

Magnons are the elementary excitations of a magnetically ordered system. Here, we show that the spin Seebeck effect is sensitive to the complexities of the magnon spectrum. The spin Seebeck effect is caused by a thermally excited spin dynamics that is converted to a voltage by the inverse spin Hall effect at the interface to a heavy metal contact. By investigating the temperature dependence of the spin Seebeck effect in the ferrimagnet gadlinium iron garnet, with a magnetic compensation point near room temperature, we demonstrate that high-energy exchange magnons play a key role in the spin Seebeck effect.

論文

Selected spectroscopic results on element 115 decay chains

Rudolph, D.*; Forsberg, U.*; Golubev, P.*; Sarmiento, L. G.*; Yakushev, A.*; Andersson, L.-L.*; Di Nitto, A.*; D$"u$llmann, Ch. E.*; Gates, J. M.*; Gregorich, K. E.*; et al.

Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 303(2), p.1185 - 1190, 2015/02

 被引用回数:6 パーセンタイル:54.79(Chemistry, Analytical)

115番元素の$$alpha$$崩壊連鎖を30事象観測し、過去に$$^{288}$$115同位体として報告されている$$alpha$$崩壊連鎖と矛盾しないことを見出した。GEANT4モンテカルロシミュレーションにより高分解能$$alpha$$-光子同時計数実験結果の再現を試みた。この解析手法により、超重核のQ$$_{alpha}$$値や励起準位構造を精度よく導出できるようになる。

論文

$$^{48}$$Ca + $$^{249}$$Bk fusion reaction leading to element Z = 117; Long-lived $$alpha$$-decaying $$^{270}$$Db and discovery of $$^{266}$$Lr

Khuyagbaatar, J.*; Yakushev, A.*; D$"u$llmann, Ch. E.*; Ackermann, D.*; Andersson, L.-L.*; 浅井 雅人; Block, M.*; Boll, R. A.*; Brand, H.*; Cox, D. M.*; et al.

Physical Review Letters, 112(17), p.172501_1 - 172501_5, 2014/05

 被引用回数:175 パーセンタイル:98.72(Physics, Multidisciplinary)

ドイツ重イオン研究所のガス充填型反跳核分離装置TASCAを用いて$$^{48}$$Ca + $$^{249}$$Bk核融合反応で生成する原子番号117の超重元素の観測に成功した。この結果は、過去にロシアのフレーロフ研究所が報告した117番新元素の結果を再確認するもので、117番元素の合成及び発見を確かなものとする成果である。一方、117番元素からの$$alpha$$崩壊連鎖の最後の原子核は、過去に報告された$$^{270}$$Dbではなく、未知核種$$^{266}$$Lrであり、$$^{270}$$Dbは非常に長い寿命を持つ$$alpha$$崩壊核種であることを明らかにした。

論文

Spectroscopic tools applied to element Z = 115 decay chains

Forsberg, U.*; Rudolph, D.*; Golubev, P.*; Sarmiento, L. G.*; Yakushev, A.*; Andersson, L.-L.*; Di Nitto, A.*; D$"u$llmann, Ch. E.*; Gates, J. M.*; Gregorich, K. E.*; et al.

EPJ Web of Conferences, 66, p.02036_1 - 02036_4, 2014/03

 被引用回数:5 パーセンタイル:85.49

115番元素の$$alpha$$崩壊連鎖測定に使用した焦点面Si検出器のセットアップと検出器プリアンプ出力のデジタル波形解析の結果及び検出器不感層による$$alpha$$線エネルギー損失の事象毎の補正解析の結果について報告する。$$alpha$$線検出器は、両面分割型Siストリップ検出器(DSSSD)5枚を箱型に配置し、115番元素を打ち込む底面検出器の片面の信号をデジタル波形解析した。底面検出器と側面検出器の2枚のSi検出器で検出された$$alpha$$線は、2枚の不感層を斜めに横切ることから$$alpha$$線エネルギー損失が事象毎に異なる。検出位置から$$alpha$$線の放射角度を求めることで事象毎にエネルギー損失を補正することで$$alpha$$線のエネルギー分解能を大幅に改善することに成功した。

論文

Alpha-photon coincidence spectroscopy along element 115 decay chains

Rudolph, D.*; Forsberg, U.*; Golubev, P.*; Sarmiento, L. G.*; Yakushev, A.*; Andersson, L.-L.*; Di Nitto, A.*; D$"u$llmann, Ch. E.*; Gates, J. M.*; Gregorich, K. E.*; et al.

Acta Physica Polonica B, 45(2), p.263 - 272, 2014/02

 被引用回数:18 パーセンタイル:75.36(Physics, Multidisciplinary)

$$^{48}$$Caビームと$$^{243}$$Am標的との核反応で115番元素の同位体を合成し、$$alpha$$崩壊連鎖を30事象観測した。観測された崩壊連鎖は過去に115番元素のものとして報告されたものと矛盾が無く、115番元素の同定を再確認した。また$$alpha$$線と光子との同時計数測定を合わせて行い、115番元素の$$alpha$$崩壊連鎖上に位置する超重核の$$gamma$$線およびX線の候補を観測した。最も重い超重核領域での$$gamma$$線の観測は、超重核の核構造研究に大きな進歩をもたらすものである。

論文

Spectroscopy of element 115 decay chains

Rudolph, D.*; Forsberg, U.*; Golubev, P.*; Sarmiento, L. G.*; Yakushev, A.*; Andersson, L. L.*; Di Nitto, A.*; D$"u$llmann, Ch. E.*; Gates, J. M.*; Gregorich, K. E.*; et al.

Physical Review Letters, 111(11), p.112502_1 - 112502_5, 2013/09

 被引用回数:110 パーセンタイル:96.76(Physics, Multidisciplinary)

A high-resolution X-ray and $$alpha$$-ray coincidence spectroscopy experiment was conducted at the GSI Helmholtzzentrum f$"u$r Schwerionenforschung. Thirty correlated decay chains were detected following the fusion-evaporation reaction $$^{48}$$Ca + $$^{243}$$Am. The observations are consistent with previous assignments of similar decay chains to originate from element Z = 115. For the first time, precise spectroscopy allows the derivation of excitation schemes of isotopes along the decay chains starting with elements Z $$>$$ 112. Comprehensive Monte-Carlo simulations accompany the data analysis. Nuclear structure models provide a first level interpretation.

論文

$$alpha$$-decay spectroscopy of the chain $$^{179}$$Tl$$^{g}$$ $$rightarrow$$ $$^{175}$$Au$$^{g}$$ $$rightarrow$$ $$^{171}$$Ir$$^{g}$$ $$rightarrow$$ $$^{167}$$Re$$^{m}$$

Andreyev, A. N.*; Liberati, V.*; Antalic, S.*; Ackermann, D.*; Barzakh, A.*; Bree, N.*; Cocolios, T. E.*; Diriken, J.*; Elseviers, J.*; Fedorov, D.*; et al.

Physical Review C, 87(5), p.054311_1 - 054311_8, 2013/05

 被引用回数:15 パーセンタイル:72.22(Physics, Nuclear)

$$alpha$$-decay studies of $$^{179}$$Tl$$^{g}$$ and its dahghter products $$^{175}$$Au$$^{g}$$ and $$^{171}$$Ir$$^{g}$$ were carried out in two complementary experiments at the mass separator ISOLDE (CERN) and velocity filter SHIP (GSI). The nucluesu $$^{175}$$Au$$^{g}$$ has $$alpha$$ decay properties of half-life 207 ms and $$alpha$$-decay energy 6433 keV. The ground state spins and parities for $$^{175}$$Au and $$^{171}$$Ir were determined to be 1/2$$^{+}$$.

論文

First prompt in-beam $$gamma$$-ray spectroscopy of a superheavy element; The $$^{256}$$Rf

Rubert, J.*; Dorvaux, O.*; Gall, B. J. P.*; Greenlees, P. T.*; Asfari, Z.*; Piot, J.*; Andersson, L. L.*; 浅井 雅人; Cox, D. M.*; Dechery, F.*; et al.

Journal of Physics; Conference Series, 420, p.012010_1 - 012010_10, 2013/03

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.04

初めての超重元素即発インビーム$$gamma$$線分光実験を$$^{256}$$Rfを対象に行った。MIVOC法を用いた大強度$$^{50}$$Tiビームの開発を行い、実験を成功させた。$$^{256}$$Rfの回転励起状態をスピン20 $$hbar$$まで観測し、その慣性能率を導出した。これらのデータから、陽子数104には大きな変形閉殻が存在しないことが明らかとなった。

論文

Simulations of MATROSHKA experiments outside the ISS using PHITS

Puchalska, M.*; Sihver, L.*; 佐藤 達彦; Berger, T.*; Reitz, G.*

Advances in Space Research, 50(4), p.489 - 495, 2012/08

 被引用回数:12 パーセンタイル:70.46(Engineering, Aerospace)

粒子線輸送計算コードPHITSを用いて、国際宇宙ステーション(ISS)において行ったMATROSHKA実験に対するシミュレーションを実施し、PHITSの宇宙飛行士に対する被ばく線量計算精度を検証した。MATROSHKA実験とは、約6000個の放射線検出器を埋め込んだ人体模型をISSの内外に設置し、人体内における宇宙線被ばく線量分布を精緻に測定する欧州宇宙局(ESA)主導のプロジェクトである。MATROSHKA実験により測定した人体内の被ばく線量分布と、PHITSにより計算した結果を比較したところ、両者は、比較的よく一致することがわかった。このことから、PHITSは、宇宙飛行士の被ばく線量評価の際に有用なツールであることが示された。

論文

Shell-structure and pairing interaction in superheavy nuclei; Rotational properties of the $$Z$$=104 nucleus $$^{256}$$Rf

Greenlees, P. T.*; Rubert, J.*; Piot, J.*; Gall, B. J. P.*; Andersson, L. L.*; 浅井 雅人; Asfari, Z.*; Cox, D. M.*; Dechery, F.*; Dorvaux, O.*; et al.

Physical Review Letters, 109(1), p.012501_1 - 012501_5, 2012/07

 被引用回数:51 パーセンタイル:89.2(Physics, Multidisciplinary)

104番元素$$^{256}$$Rfの回転励起構造をインビーム$$gamma$$線核分光の手法により初めて観測することに成功した。$$^{256}$$Rfは回転励起構造が観測された最も重い原子核であり、今回の結果は重い極限に位置する原子核の一粒子軌道殻構造と対相関に関する貴重な情報を与える。今回の実験で得られた$$^{256}$$Rfの回転状態の慣性能率の値は、陽子数104における変形閉殻の存在を明確に否定し、近年の数多くの自己無撞着平均場モデルの予測と異なる結果を示した。

論文

Effects of complex symmetry-breakings on alpha particle power loads on first wall structures and equilibrium in ITER

篠原 孝司; Kurki-Suonio, T.*; Spong, D. A.*; Asunta, O.*; 谷 啓二*; Strumberger, E.*; Briguglio, S.*; Koskela, T.*; Vlad, G.*; G$"u$nter, S.*; et al.

Nuclear Fusion, 51(6), p.063028_1 - 063028_12, 2011/06

 被引用回数:41 パーセンタイル:87.57(Physics, Fluids & Plasmas)

Within the ITPA Topical Group on Energetic Particles, we have investigated the impact of the axisymmetry breaking of the tokamak in ITER. First, the validity of using a 2D equilibrium was investigated: a 3D equilibrium was reconstructed using the VMEC code, and it was verified that no 3D equilibrium reconstruction is needed but it is sufficient to add the vacuum field perturbations onto an 2D equilibrium. Then the alpha particle confinement was studied using ASCOT, and F3D OFMC codes. The distribution of the power load was found to depend on the first wall shape. We also made the first attempt to accommodate the effect of fast ion related MHD on the wall loads in ITER using the HMGC and ASCOT codes. The peak power flux to the wall was found to increase by an order of magnitude. Furthermore, the effect of 3D field which was produced by the ELM mitigation coil on the fast ion confinement was addressed by simulating NBI ions with the F3D OFMC code. The loss power fraction of NBI ions was found to increase from 0.3% to 4-5%.

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