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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

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:53.89(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:14.18(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:50.71(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:30 パーセンタイル:10.1(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。

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

変形核との融合反応における障壁分布測定

光岡 真一; 池添 博; 西尾 勝久; 橋本 尚志; Jeong, S.-C.*; 渡辺 裕*; 宮武 宇也; 石山 博恒*; 今井 伸明*; 平山 賀一*

no journal, , 

重イオン同士の融合反応が、原子核の変形にどのように依存するかを実験的に調べるため、準弾性散乱の励起関数測定を行い、融合障壁分布を導出した。実験は、タンデム・ブースター加速器からの重イオンビーム$$^{64}$$Niを、変形した原子核$$^{154}$$Smと球形の原子核$$^{144}$$Smに照射し、超後方172$$^{circ}$$と162$$^{circ}$$に散乱された準弾性散乱を測定した。求められた障壁の位置は、通常のバスポテンシャルによる計算値と比較的よく一致することがわかった。また障壁分布の形状は、球形核$$^{144}$$Smの場合には振動励起の効果を、球形核$$^{154}$$Smの場合にはさらに変形の効果を取り入れたチャンネル結合計算でよく再現できることがわかった。

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

Properties of the kaon-nucleon system and $$Lambda(1405)$$ in the Skyrme model

江添 貴之; 保坂 淳; 丸山 敏毅

no journal, , 

K中間子核子系および$$Lambda(1405)$$はハドロン物理学において注目されている。反K中間子核子間には強い引力が働くと考えられており、その引力の結果、反K中間子と核子は束縛状態を作り、それが$$Lambda(1405)$$であると考えられている。$$Lambda(1405)$$は、その詳細な性質が決定していない共鳴状態の一つである。本研究では、K中間子核子系および$$Lambda(1405)$$の性質をバリオンをソリトンとして記述するSkyrme模型を用いて議論する。その結果、K中間子核子間相互作用を核子構造を反映した距離の関数として導出し、バリオン構造を踏まえたうえで$$Lambda(1405)$$の崩壊を議論する。

口頭

Structure of the $$Lambda(1405)$$ in the Skyrme model

江添 貴之; 保坂 淳; 丸山 敏毅

no journal, , 

K中間子核子系および$$Lambda(1405)$$はハドロン物理学において注目されている。例えば、反K中間子核子($$bar{K}N$$)間には強い引力が働くと考えられており、その引力の結果、$$bar{K}$$$$N$$は束縛状態を作り、それが$$Lambda(1405)$$と考えられている。$$Lambda(1405)$$は単純なクォーク模型ではその性質を記述できないエキゾチックハドロンの候補として知られている。しかしながら、近年では、$$Lambda(1405)$$$$bar{K}N$$$$piSigma$$の2チャンネルからなる共鳴状態であると考えられている。$$Lambda(1405)$$は現象論やカイラル理論を用いて盛んに研究されている。本研究では、カイラル理論に基づきハドロンの性質をよく記述できる、Skyrme模型を用いて$$Lambda(1405)$$を議論する。本研究の特徴として、Skyrme模型はバリオンを有限の大きさを持つソリトンとして記述することがあげられる。本研究の方法を用いた結果、束縛エネルギー数10MeV程度の緩い$$bar{K}N$$束縛状態が存在することが分かった。また、$$bar{K}N$$束縛状態の大きさは、Skyrme模型における核子の大きさ(0.6fm)よりも大きい1.2fmとなった。

口頭

Structures of the $$Lambda (1405)$$ in the Skyrme model

江添 貴之; 保坂 淳; 丸山 敏毅

no journal, , 

$$Lambda (1405)$$は単純な3クォークの状態でその性質を説明することの難しいエキゾチックハドロンの候補として知られている。$$Lambda (1405)$$の性質を決定することはハドロン物理学における重要課題の一つである。近年、$$Lambda (1405)$$$$bar{K}N$$$$pi Sigma$$の2チャンネルの共鳴状態であると考えられており、これはダブルポールストラクチャーとして知られている。$$Lambda (1405)$$の構造を議論する第一歩として、我々はSkyrme模型を用いて$$bar{K}N$$の議論をした。Skyrme模型はハドロンの性質をよく記述でき、その特徴としてハドロンを有限の大きさを持つソリトンとして記述する。結果として、数10Mev程度の束縛エネルギーを持つ$$bar{K}N$$束縛状態が一つ存在することがわかった。これは$$bar{K}N$$束縛状態が互いに緩く束縛した状態であることを意味している。我々は、次の一歩として、$$bar{K}N$$$$piSigma$$の結合を取り入れた計算を行う。

口頭

Skyrme模型を用いた$$Lambda(1405)$$の研究,3

江添 貴之; 保坂 淳; 丸山 敏毅

no journal, , 

$$Lambda(1405)$$の性質を決定することは、ハドロン物理学における重要課題のひとつである。$$Lambda(1405)$$は3クォークの状態でその性質を記述することの難しいエキゾチック・ハドロンの候補の一つとして知られている。我々はこれまでに、バリオンを有限の大きさを持つソリトンとして記述し、バリオンの性質をうまく記述できるSkyrme模型を用いて、$$bar{K}N$$系の構造を調べてきた。そのために、Skyrme模型を用いてK中間子核子系を記述する新たな方法を開発した。結果として、$$bar{K}N$$束縛状態は、束縛エネルギー数10MeV程度のハドロン分子状態として現れることが示された。今回の発表では、$$Lambda(1405)$$$$bar{K}N$$ Feshbach共鳴とみなしてその構造を議論する。その結果、$$Lambda(1405)$$の崩壊幅は非常に狭くなることが分かった。これは、$$Lambda(1405)$$を分子共鳴として記述できたことを意味している。

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