Evaluations of uncertainties in simulations of propagation of ultrahigh-energy cosmic-ray nuclei derived from microscopic nuclear models

木戸 英治*; 稲倉 恒法*; 木村 真明*; 小林 信之*; 長瀧 重博*; 清水 則孝*; 民井 淳*; 宇都野 穣

Astroparticle Physics, 152, p.102866_1 - 102866_12, 2023/10

https://doi.org/10.1016/j.astropartphys.2023.102866

宇宙からはeVにもなる超高エネルギー宇宙線が降ってくるが、その天文学的起源は明らかになっていない。何らかの理由で非常に強く加速された原子核が宇宙背景輻射との相互作用を受け、地球に到達するとされているが、加速された原子核と宇宙背景輻射との相互作用(静止系ではMeV単位のガンマ線との相互作用に相当)が完全にはわかっていないために、もともとの粒子の性質を評価しにくいという問題点があった。この論文では、光核反応模型として、TALYSコードに入っている標準的に使われているものと乱雑位相近似計算によるものを使い、その両者から得られる宇宙線のスペクトルを比較した。その結果、両者には無視できない差があり、光核反応断面積を測定あるいは理論計算によって正確に得る必要があることがわかった。

Large collectivity in Ne at the boundary of the island of inversion

Revel, A.*; Wu, J.*; 岩崎 弘典*; Ash, J.*; Bazin, D.*; Brown, B. A.*; Chen, J.*; Elder, R.*; Farris, P.*; Gade, A.*; et al.

Physics Letters B, 838, p.137704_1 - 137704_7, 2023/03

https://doi.org/10.1016/j.physletb.2023.137704

中性子数20近傍の中性子過剰核は、魔法数20が消滅して原子核が大きく変形していることが知られており、その魔法数が消滅する領域は逆転の島と呼ばれている。Neは中性子数19で逆転の島の境界線上に位置するとされてきたが、その変形度は不明だった。ミシガン州立大学の国立サイクロトロン研究所にてNeのクーロン励起反応実験を行った結果、931keVの励起状態への値が163fmと大きな値となり、大きく変形していることが確かめられた。この実験結果をよく使われているいくつかの殻模型計算と比較したところ、大きな値は概ね再現するものの、励起エネルギーの一致は不十分であり、理論の改善が必要であるとわかった。

In-beam -ray spectroscopy of Mg via knockout reactions at intermediate energies

籾山 悟至*; Doornenbal, P.*; Scheit, H.*; 武内 聡*; 新倉 潤*; 青井 考*; Li, K.*; 松下 昌史*; Steppenbeck, D.*; Wang, H.*; et al.

Physical Review C, 96(3), p.034328_1 - 034328_8, 2017/09

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.96.034328

理化学研究所の不安定核実験施設RIBFにて、中性子過剰核Mgの励起状態をMgおよびAlからのノックアウト反応によって生成し、そこからの脱励起線を観測した。Mgは中性子数20魔法数が消滅するとされる「逆転の島」と呼ばれる領域に含まれると考えられており、また、奇核であることから、一粒子状態と集団的状態が結合した興味深い核構造が出現すると期待されている。この実験によって、206keV, 443keV, 616keV, 670keVの4本の線を観測し、これらを全て基底状態へ脱励起する線であると仮定して励起準位を構成した。この準位構造、ノックアウト反応の断面積、移行運動量分布を殻模型計算および反対称化分子動力学計算と比較した。二つの計算は、基底状態近傍の高い準位密度などいくつかの特徴的な核構造を再現することに成功し、Mgは「逆転の島」に含まれるという描像と無矛盾であることがわかった。

Intruder configurations in the ground state of Ne

Liu, H. N.*; Lee, J.*; Doornenbal, P.*; Scheit, H.*; 武内 聡*; 青井 考*; Li, K. A.*; 松下 昌史*; Steppenbeck, D.*; Wang, H.*; et al.

Physics Letters B, 767, p.58 - 62, 2017/04

AA2016-0554.pdf:0.67MB

https://doi.org/10.1016/j.physletb.2017.01.052

理化学研究所のRIBFにて、中性子過剰核Neビームを生成し、それを用いたC(Ne, Ne+)陽子ノックアウト反応にてNeの励起状態を調べた。また、運動量分布も調べることにより、生成された状態のスピン・パリティを推定した。得られた励起準位の構造は、中性子数20が魔法数であると仮定したものとは大きく異なり、この原子核で侵入者配位(殻ギャップを超えて励起した状態)が基底状態および低励起状態が支配的となっていることがわかった。殻と殻の下半分の軌道を取り入れた大規模殻模型計算はこうした準位構造の性質自体は再現するものの、より定量的な一致を得るには殻を完全に取り入れた計算が必要であることがわかった。

Observation of a -wave one-neutron halo configuration on Mg

小林 信之*; 中村 隆司*; 近藤 洋介*; Tostevin, J. A.*; 宇都野 穣; 青井 考*; 馬場 秀忠*; Barthelemy, R.*; Famiano, M. A.*; 福田 直樹*; et al.

Physical Review Letters, 112(24), p.242501_1 - 242501_5, 2014/06

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.112.242501

軽い中性子過剰核では束縛線限界近くにハローと呼ばれる1あるいは2中性子が空間的に非常に広がった構造を持つことが知られているが、重くなってくると一般に軌道角運動量が大きくなり、変形も発達するためハローが存在するかどうかは不明だった。本論文では、非常に中性子過剰なマグネシウム同位体Mgの核力およびクーロン分解反応実験を理化学研究所RIBFにて行い、マグネシウム同位体でも波と考えられるハローを持つことを初めて明らかにした。本実験では、炭素標的と鉛標的の断面積の差から、ハロー構造に敏感なクーロン力による分解反応の断面積を引き出すとともに、脱励起線の測定によって、Mgの基底状態へ遷移する断面積も引き出した。実験値を大規模殻模型計算の結果と比較したところ、Mgの基底状態はMgの基底状態に波中性子が付いた波動関数が40%程度占め、その波成分がハロー構造を生み出していることがわかった。

Deformation-driven -wave halos at the drip-line; Ne

中村 隆司*; 小林 信之*; 近藤 洋介*; 佐藤 義輝*; Tostevin, J. A.*; 宇都野 穣; 青井 考*; 馬場 秀忠*; 福田 直樹*; Gibelin, J.*; et al.

Physical Review Letters, 112(14), p.142501_1 - 142501_5, 2014/04

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.112.142501

理化学研究所RIBFを用いて中性子過剰核Neの1中性子分離反応実験を行い、理論計算との比較から、Neが波ハロー(一部の中性子が核内に局在せず、空間的に極めて広がっていること)を持つことを明らかにした。この実験では、ターゲットとしてクーロン分離反応が優位な鉛と核力分離反応が優位な炭素の両方を用いるとともに、脱励起線も測定することによって、包括的な断面積のみならず、Neの基底状態への直接遷移のクーロン分解断面積を決めることに成功した。その実験結果を殻模型計算と比較した結果、Neの基底状態は、Neの基底状態に波の中性子が付加されている確率が大きく、その中性子はハローになるという特異な構造を持つことがわかった。それは、変形による波と波の配位混合と、Neが極めて弱く束縛されていることの両面によるものであると考えられる。

Halo structure of the island of inversion nucleus Ne

中村 隆司*; 小林 信之*; 近藤 洋介*; 佐藤 義輝*; 青井 考*; 馬場 秀忠*; 出口 茂樹*; 福田 直樹*; Gibelin, J.*; 稲辺 尚人*; et al.

Physical Review Letters, 103(26), p.262501_1 - 262501_4, 2009/12

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.103.262501

理化学研究所のRIBFにて中性子過剰核Neの1中性子分離反応の断面積を測定した。鉛ターゲットと炭素ターゲットの断面積を比較することにより、Neのクーロン分解反応断面積が540(70)mbと導出された。その断面積は通常の原子核の断面積と比べ非常に大きく、中性子が非常に弱く束縛されているハロー構造を示唆している。この原子核のクーロン分解断面積を直接ブレークアップ模型と殻模型で求めた波動関数の重なり(分光学的因子)を組合せることにより定量的に計算した結果、Ne核の最後の1個の中性子は、普通の軌道の順序であるではなく軌道を主に占め、軌道の小さな軌道角運動量により一粒子ハローを形成していることが明らかとなった。

海洋放射能モニタリングシステムの開発; 水槽実験

柳瀬 信之; 上野 隆; 関根 敬一; 小林 義威

第34回環境放射能調査研究成果論文抄録集; 平成3年度, p.96 - 97, 1992/12

Ge検出器を用いる海洋における放射能モニタリングシステムの開発を目的として、水槽実験を行った。Ge検出器及びNaI検出器の海水中での線スペクトルの比較、及びGe検出器の海水中での検出感度並びに検出限界放射能濃度を検討した。これらの値をこれまでに報告されている海水中Cs及びCoの放射能濃度と比較し、本Ge検出器の海水中での性能を評価した。その結果、NaI検出器の分解能では検出できなかった濃度(約0.3mBq/ml)のCs及びCoが、Ge検出器では検出可能であった。水槽の大きさを検討した結果、Ge検出器について得られた海水中K,Cs,Coの検出感度19,19,17cps/(photon/s・ml)は、実際の海洋での測定に十分適用可能と思われる。

Migration of radionuclides through the terrestrial environment; Dependence on chemical and physical forms

天野 光; 松永 武; 上野 隆; 柳瀬 信之; 小林 義威

3rd Int. Symp. on Advanced Nuclear Energy Research; Global Environment and Nuclear Energy, 4 Pages, 1991/00

環境中放射性核種移行に関し、将来にわたっても必要な研究として、放射性核種の環境媒体中での物理形・化学形同定及び物理形・化学形の違いによる移行挙動の違い評価また移行の絶対量評価が挙げられる。こうした研究の例として、実環境におけるトリチウムガス(HT)のトリチウム水(HTO)への転換、HTとHTOでの植物による取り込みの違い、また河川によるCs移行に関して行った研究を紹介する。トリチウムの主要な化学形としてHTとHTOがあるが、HTは環境中で主に土壌中バクテリア等の作用でHTOに転換される。カナダでHTガスの野外放出実験が行われ、これに参加し土壌によるHTOへの転換と沈着について評価した。またHTO移行については東海村の原子力施設周辺環境において測定評価した。Csはフォールアウト核種として環境中に蓄積しており、長く地表面に留まるが、河川により流出する。久慈川でその移行の特質及び移行の絶対量評価を行った。

Development of Vitrification Technology at JAEA

捧 賢一; 小林 秀和; 菖蒲 康夫; 藤原 孝治; 塩月 正雄; 三浦 信之

no journal, , 

The first melter of TVF produced 130 canisters from 1995 to 2002. The first melter has remotely removed and replaced by the second melter. As we expect that the third melter will be necessary in order to process the whole HAW which has already generated from TRP, we have conducted development of simulation technology, evaluation of melter bottom structure or electrode arrangement, basic test regarding to noble metals behavior and its influence on viscosity and specific resistance of glass.