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論文

First observation of $$^{28}$$O

近藤 洋介*; Achouri, N. L.*; Al Falou, H.*; Atar, L.*; Aumann, T.*; 馬場 秀忠*; Boretzky, K.*; Caesar, C.*; Calvet, D.*; Chae, H.*; et al.

Nature, 620(7976), p.965 - 970, 2023/08

https://doi.org/10.1038/s41586-023-06352-6
 被引用回数：29 パーセンタイル：95.28(Multidisciplinary Sciences)

非常に中性子が過剰な原子核$$^{28}$$Oは、陽子、中性子ともに魔法数であることから古くからその性質に興味が持たれていたが、酸素の最後の束縛核$$^{24}$$Oよりも中性子が4個も多いため、これまで観測されてこなかった。この論文では、理化学研究所RIBFにて$$^{29}$$Fからの1陽子ノックアウト反応によって$$^{28}$$Oを生成し、そこから放出される中性子を測定することによって初めてその観測に成功した。核構造の観点からは、$$^{28}$$Oでは二重閉殻が保たれているか興味が持たれていたが、実験で得られた分光学的因子が殻模型計算で予言されて程度の大きいことから、閉殻構造をもたない可能性が高いことがわかった。

論文

Intruder configurations in $$^{29}$$Ne at the transition into the island of inversion; Detailed structure study of $$^{28}$$Ne

Wang, H.*; 安田 昌弘*; 近藤 洋介*; 中村 隆司*; Tostevin, J. A.*; 緒方 一介*; 大塚 孝治*; Poves, A.*; 清水 則孝*; 吉田 数貴; et al.

Physics Letters B, 843, p.138038_1 - 138038_9, 2023/08

https://doi.org/10.1016/j.physletb.2023.138038
 被引用回数：4 パーセンタイル：67.28(Astronomy & Astrophysics)

$$^{29}$$Neからの1中性子除去反応を用いて、$$^{28}$$Neの詳細な$$gamma$$線分光を行った。平行運動量分布の解析に基づき、$$^{28}$$Neの準位構造とスピンパリティを決定し、初めて負のパリティ状態を同定した。測定された断面積と運動量分布から、N=20とN=28のシェルギャップの消失の証拠となる有意なintruder p-wave強度が明らかになった。束縛状態については、弱いf-waveの可能性のある強度が観測された。いくつかの有効相互作用を用いた大規模殻模型計算では、実験的に観測された大きなp-wave強度と小さなf-wave強度は再現されず、Ne同位体に沿った反転の島への遷移の完全な理論的記述への挑戦が続いていることを示している。

論文

Stability and synthesis of superheavy elements; Fighting the battle against fission - Example of $$^{254}$$No

Lopez-Martens, A.*; Henning, G.*; Khoo, T. L.*; Seweryniak, D.*; Alcorta, M.*; 浅井 雅人; Back, B. B.*; Bertone, P. F.*; Boilley, D.*; Carpenter, M. P.*; et al.

EPJ Web of Conferences, 131, p.03001_1 - 03001_6, 2016/12

https://doi.org/10.1051/epjconf/201613103001
 被引用回数：1 パーセンタイル：41.81(Chemistry, Inorganic & Nuclear)

原子番号が100を超える原子核の核分裂障壁の高さとその角運動量依存性を初めて測定した。核分裂による崩壊が優勢となり始める励起エネルギーを決定できる初期分布法という方法を$$^{254}$$Noの測定に適用した。$$^{254}$$Noの核分裂障壁はスピンゼロにおいて6.6MeVと決定された。このことは、$$^{254}$$Noが原子核の殻効果によって強く安定化されていることを示している。

論文

Population and decay of a $$K^{pi}$$ = 8$$^{-}$$ two-quasineutron isomer in $$^{244}$$Pu

Hota, S.*; Tandel, S.*; Chowdhury, P.*; Ahmad, I.*; Carpenter, M. P.*; Chiara, C. J.*; Greene, J. P.*; Hoffman, C. R.*; Jackson, E. G.*; Janssens, R. V. F.*; et al.

Physical Review C, 94(2), p.021303_1 - 021303_5, 2016/08

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.94.021303
 被引用回数：9 パーセンタイル：53.99(Physics, Nuclear)

$$^{244}$$Puにおける$$K^{pi}$$ = 8$$^{-}$$アイソマーからの崩壊と集団的バンド構造が$$^{47}$$Tiと$$^{208}$$Pbのビームによる深部非弾性散乱実験によって調べられた。バンド内の正確な$$M1/E2$$分岐比の測定によって、偶$$Z$$, $$N$$=150アイソトーンにおける$$K^{pi}$$ = 8$$^{-}$$二準中性子アイソマーが9/2$$^-$$[734]$$_{nu}$$$$otimes$$7/2$$^+$$[624]$$_{nu}$$の配位であることを確かめた。$$N$$=152における変形シェルギャップ近傍のこれらのアイソマーは、超重核の一粒子エネルギーの理論的な予言において重要なベンチマークとなる。

論文

Identification of deformed intruder states in semi-magic $$^{70}$$Ni

Chiara, C. J.*; Weisshaar, D.*; Janssens, R. V. F.*; 角田 佑介*; 大塚 孝治*; Harker, J. L.*; Walters, W. B.*; Recchia, F.*; Albers, M.*; Alcorta, M.*; et al.

Physical Review C, 91(4), p.044309_1 - 044309_10, 2015/04

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.91.044309
 被引用回数：40 パーセンタイル：90.62(Physics, Nuclear)

アルゴンヌ国立研究所にて中性子過剰核$$^{70}$$Niを$$^{70}$$Znの多核子移行反応によって生成し、$$gamma$$線検出器GRETINAを用いて$$gamma$$線分光を行った。その結果、$$2^+_2$$, $$4^+_2$$準位を初めて観測した。これらの準位は小さな模型空間を採用した殻模型計算では再現されないため、陽子の$$f_{7/2}$$軌道からの励起を伴った大きな変形状態であると考えられる。本論文の理論グループが2014年に発表した大規模殻模型計算によって$$^{70}$$Niの励起状態を解析した結果、これらの状態は大きなプロレート変形を持つ状態とよく対応することがわかった。この結果は、中性子過剰ニッケル同位体における変形共存が$$^{68}$$Ni以外にも存在することを実証するとともに、中性子過剰核における大規模殻模型計算の予言能力を確かめるものである。

論文

Fission barrier of superheavy nuclei and persistence of shell effects at high spin; Cases of $$^{254}$$No and $$^{220}$$Th

Henning, G.*; Khoo, T. L.*; Lopez-Martens, A.*; Seweryniak, D.*; Alcorta, M.*; 浅井 雅人; Back, B. B.*; Bertone, P. F.*; Boilley, D.*; Carpenter, M. P.*; et al.

Physical Review Letters, 113(26), p.262505_1 - 262505_6, 2014/12

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.113.262505
 被引用回数：34 パーセンタイル：81.70(Physics, Multidisciplinary)

殻効果によって安定に存在する超重核である$$^{254}$$Noの核分裂障壁の高さを実験的に決定した。核反応で生成した$$^{254}$$Noからの脱励起$$gamma$$線の本数と全エネルギーを測定することで$$gamma$$崩壊の開始点の励起エネルギーとスピン値を導出し、その分布から核分裂障壁の高さをスピンの関数として19$$hbar$$まで決定した。$$^{254}$$Noの核分裂障壁の高さは、スピン15$$hbar$$において6.0MeV、スピン0$$hbar$$における外挿値として6.6MeVと決定された。この結果は、殻効果が、このような重い原子核の核分裂障壁を高くしていることを明確に示し、またその高さが高スピン状態まで保持されていることを証明するものである。

論文

Exploring the stability of super heavy elements; First measurement of the fission barrier of $$^{254}$$No

Henning, G.*; Lopez-Martens, A.*; Khoo, T. L.*; Seweryniak, D.*; Alcorta, M.*; 浅井 雅人; Back, B. B.*; Bertone, P. F.*; Boilley, D.*; Carpenter, M. P.*; et al.

EPJ Web of Conferences, 66, p.02046_1 - 02046_8, 2014/03

https://doi.org/10.1051/epjconf/20146602046
 被引用回数：3 パーセンタイル：68.16(Physics, Nuclear)

初期状態分布法により$$^{254}$$Noの核分裂障壁の高さを決定した。初期状態分布とは、核融合-粒子蒸発反応によって励起された原子核が$$gamma$$線放出による脱励起を開始する励起エネルギーとスピンの状態を二次元で表示したものであり、$$gamma$$線多重度と全$$gamma$$線エネルギーの測定から求めることができる。本論文では、初期状態分布法の詳細を詳しく記述し、$$^{254}$$Noの核分裂障壁の高さを初めて決定した実験結果について報告する。なお、$$^{254}$$Noは核分裂障壁が測定された最も重い原子核である。

論文

Multi-intruder structures in $$^{34}$$P

Bender, P. C.*; Tabor, S. L.*; Tripathi, V.*; Hoffman, C. R.*; Hamilton, L.*; Volya, A.*; Clark, R. M.*; Fallon, P.*; Macchiavelli, A. O.*; Paschalis, S.*; et al.

Physical Review C, 85(4), p.044305_1 - 044305_10, 2012/04

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.85.044305
 被引用回数：12 パーセンタイル：54.56(Physics, Nuclear)

24MeVの$$^{18}$$Oビームと$$^{18}$$Oターゲットの反応で生じるプロトンと同時計数をとった$$gamma$$崩壊の解析によって$$^{34}$$Pの励起準位は大幅に拡張された。軽い荷電粒子はMicroballによって検出され、同時に放出される多重$$gamma$$線はGammasphereで検出された。多くの新しい$$gamma$$線遷移が同定され、励起準位が構築された。加えて、$$gamma$$線角度分布からスピンが特定され、パリティはドップラー幅拡がりの解析によって決定された寿命から推定された。観測されたほとんどの準位は0$$f$$$$_{7/2}$$か1$$p$$$$_{3/2}$$軌道に粒子を持つWBP-aとSDPF-NR相互作用を使ったシェルモデル計算によって理解された。2つの計算は約200keVの範囲でよく一致した。しかし、高エネルギー準位の2つはstretched $$pi$$$$f$$$$_{7/2}$$ $$otimes$$ $$nu$$$$f$$$$_{7/2}$$準位であるかもしれないが、計算はそれらのエネルギーを2から3MeVオーバーしている。さらに新しく観測された長寿命7919-keVは今のところ説明ができない。

論文

Cross-shell excitations near the "island of inversion"; Structure of $$^{30}$$Mg

Daecon, A. N.*; Smith, J. F.*; Freeman, S. J.*; Janssens, R. V. F.*; Carpenter, M. P.*; Hadinia, B.*; Hoffman, C. R.*; Kay, B. P.*; Lauritsen, T.*; Lister, C. J.*; et al.

Physical Review C, 82(3), p.034305_1 - 034305_7, 2010/09

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.82.034305
 被引用回数：24 パーセンタイル：76.98(Physics, Nuclear)

$$^{30}$$Mgは、中性子数20の魔法数が消滅する「逆転の島」と呼ばれている領域の境界にあたり、その詳しい核構造は興味が持たれている。この研究では、アルゴンヌ国立研究所において$$^{30}$$Mgの励起状態を$$^{14}$$C($$^{18}$$O,2$$p$$)反応にて生成し、そこからの脱励起$$gamma$$線を観測することによってエネルギー準位を構築した。その結果、励起エネルギー2-4MeV領域に魔法数消滅が起きないことを前提とした理論計算では得られない状態が複数観測された。モンテカルロ殻模型による大規模計算と比較したところ、これらの状態は、2個の中性子が中性子数20の殻ギャップを超えて励起した状態と対応させることができた。すなわち、$$^{30}$$Mgではかなり低い励起エネルギーに殻ギャップを超えた励起状態が存在することが明らかとなり、「逆転の島」の境界に属することがはっきりした。

論文

Intruder configurations in the A=33 isobars; $$^{33}$$Mg and $$^{33}$$Al

Tripathi, V.*; Tabor, S. L.*; Mantica, P. F.*; 宇都野 穣; Bender, P.*; Cook, J.*; Hoffman, C. R.*; Lee, S.*; 大塚 孝治*; Pereira, J.*; et al.

Physical Review Letters, 101(14), p.142504_1 - 142504_4, 2008/10

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.101.142504
 被引用回数：57 パーセンタイル：86.73(Physics, Multidisciplinary)

ミシガン州立大学国立超伝導サイクロトロン研究所で、中性子過剰核$$^{33}$$Mgからのベータ崩壊から、$$^{33}$$Alの励起状態を初めて観測した。その結果、1618keVから上に多数の励起状態が存在することがわかった。$$^{33}$$Alは中性子数20魔法数が消滅する原子核の領域、いわゆる「逆転の島」と呼ばれる領域の端に属し、その核構造は魔法数消滅の理解に対して重要な情報を与える。実験で得られたエネルギー準位を発表者らのモンテカルロ殻模型計算と比較した結果、第一励起状態の位置など全体的に良い一致が見られた。これは、モンテカルロ殻模型で予言する、0粒子0空孔状態と2粒子2空孔状態の共存を示している。また、ベータ崩壊のlog$$ft$$値から、親核$$^{33}$$Mgの基底状態は正パリティを持つことが示唆されるが、これは磁気モーメントで示唆される負パリティの基底状態と食い違っていることがわかった。この解釈については、今後の実験及び理論研究の課題として残った。

論文

Excited intruder states in $$^{32}$$Mg

Tripathi, V.*; Tabor, S. L.*; Bender, P.*; Hoffman, C. R.*; Lee, S.*; Pepper, K.*; Perry, M.*; Mantica, P.*; Cook, J. M.*; Pereira, J.*; et al.

Physical Review C, 77(3), p.034310_1 - 034310_8, 2008/03

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.77.034310
 被引用回数：34 パーセンタイル：84.02(Physics, Nuclear)

ミシガン州立大学超伝導サイクロトロン研究所にて、$$^{32}$$Naからのベータ崩壊によって$$^{32}$$Mgの励起状態を観測した。これまで約2.1MeVにあるとされてきた励起状態に対応する$$gamma$$線は、より高励起状態のものであることがわかり、新たなエネルギー準位を提案した。この実験結果を機構でなされたモンテカルロ殻模型計算の結果と比較した。親核$$^{32}$$Naのスピン・パリティは測定されていないが、モンテカルロ殻模型計算の予言と、実験のベータ崩壊パターン($$2^+$$へ直接ベータ崩壊しない)ことから、負パリティ状態であると考えられる。計算で予言される$$0^-$$もしくは$$3^-$$の基底状態は実験の崩壊パターンと矛盾しないことがわかった。また、親核の配位は3粒子2空孔状態と考えられるため、強くベータ崩壊する状態は3粒子3状態であることを指摘し、実験で得られた状態の配位を提案した。

論文

Competition between normal and intruder states inside the "island of inversion"

Tripathi, V.*; Tabor, S. L.*; Mantica, P. F.*; 宇都野 穣; Bender, P.*; Cook, J. M.*; Hoffman, C. R.*; Lee, S.*; 大塚 孝治*; Pereira, J.*; et al.

Physical Review C, 76(2), p.021301_1 - 021301_5, 2007/08

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.76.021301
 被引用回数：28 パーセンタイル：82.56(Physics, Nuclear)

$$^{30}$$Na核が中性子20の魔法数が消滅している原子核であるということは、その電気的四重極モーメントと磁気双極子モーメントの実験データを定量的に説明することにより、われわれによって3年前初めて明らかにされた。従来基底状態に来ると思われていた正常状態がどこにあるかというのは、中性子過剰核で殻ギャップがどの程度かを知る大きな手がかりとなる。この論文は、ミシガン州立大学国立超伝導サイクロトロン研究所で行われた$$^{30}$$Neのベータ崩壊に伴う$$gamma$$線分光実験により、$$^{30}$$Naで初めて正常状態を観測したことを報告したものである。実験の結果、励起エネルギーが924keVの1$$^+$$状態へ崩壊するlog$$ft$$値が第一励起状態への値よりもはるかに小さく、$$^{30}$$Neの中性子配位と924keVの状態の中性子配位が大きく異なっていることがわかった。われわれは新たにモンテカルロ殻模型計算でベータ崩壊確率を計算するコードを開発し、その結果、予言される正常状態へのlog$$ft$$値と極めて近いことが確かめられた。すなわち、924keVの状態は正常状態であることが強く示唆され、中性子過剰核の殻ギャップの進化に対する大きな証拠となった。

論文

$$beta$$-delayed $$gamma$$ spectroscopy of neutron rich $$^{27,28,29}$$Na

Tripathi, V.*; Tabor, S. L.*; Hoffman, C. R.*; Wiedeking, M.*; Volya, A.*; Mantica, P. F.*; Davies, A. D.*; Liddick, S. N.*; Mueller, W. F.*; Stolz, A.*; et al.

Physical Review C, 73(5), p.054303_1 - 054303_10, 2006/05

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.73.054303
 被引用回数：39 パーセンタイル：87.09(Physics, Nuclear)

アメリカ・ミシガン州立大学にある超伝導サイクロトロンを用いて生成された中性子過剰のネオン同位体のベータ崩壊により、その娘核のナトリウム同位体のエネルギー準位を測定した。その一部のデータは、同じ著者により既にPhysical Review Letters誌に発表されたが、この論文は$$^{27,28,29}$$Naの3種類の核種のデータをまとめたものである。この研究で、$$^{29}$$Naでは魔法構造を破った状態が非常に低い励起状態で現れることを初めて見いだした。これは、原子力機構で行っているモンテカルロ殻模型を用いた理論計算との対応で初めて明らかになったことである。また、$$^{27,28}$$Naでは、正常パリティ状態の範囲内では低励起状態においてそのような状態を発見することはできなかったが、このことはやはり理論計算と一致する。これら一連の研究で、ナトリウムのような陽子数の少ない同位体においては、中性子数20の殻ギャップが小さく、むしろ16の殻ギャップの影響が大きいことという理論が妥当と確かめられた。

論文

$$^{29}$$Na; Defining the edge of the island of inversion for Z=11

Tripathi, V.*; Tabor, S. L.*; Mantica, P. F.*; Hoffman, C. R.*; Wiedeking, M.*; Davies, A. D.*; Liddick, S. N.*; Mueller, W. F.*; 大塚 孝治*; Stolz, A.*; et al.

Physical Review Letters, 94(16), p.162501_1 - 162501_4, 2005/04

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.94.162501
 被引用回数：70 パーセンタイル：88.28(Physics, Multidisciplinary)

中性子数20の魔法数が中性子過剰核で消滅することは知られているが、このことが起きる要因の一つとして、中性子過剰核においては殻ギャップエネルギーそのものが安定核のものよりもかなり狭まるということを、われわれはモンテカルロ殻模型計算に基づいて提唱してきた。これが実際に正しいとすると、中性子数が20よりも少ない原子核の励起エネルギーにその痕跡が見られることが予言されるが、この論文でなされた、$$^{29}$$Ne核によるベータ崩壊から得られた$$^{29}$$Naの準位の測定で、予言されたものに対応する準位が初めて測定された。中性子18を持つ$$^{29}$$Naではこれまで励起状態が全く知られていなかったが、この実験によって1.5MeV近傍に2本、log(ft)値から明らかに正パリティでかつ、中性子数20の魔法構造を破った状態があることがわかった。同時に$$^{28}$$Naの励起状態も測定し、この核の低励起状態にはそのような状態がないこともわかった。これらの実験結果はモンテカルロ殻模型による予言によく対応しており、魔法数の変化のメカニズムに対してさらに深い理解を与えたものである。

論文

Aqueous chemistry with seaborgium (element 106)

Br$"u$chle, W.*; Andrassy, M.*; Angert, R.*; Eberhardt, K.*; Fricke, B.*; Gregorich, K. E.*; G$"u$nther, R.*; Hartmann, W.*; Heimann, R.*; Hoffman, D. C.*; et al.

1st International Conference on the Chemistry and Physics of the Transactinide Elements; Extended Abstracts, 4 Pages, 1999/00

化合物イオンが金属イオンの酸化状態に大きく依存することで知られている$$alpha$$-HIB($$alpha$$-イソブチル酢酸)とシーボーギウム(Sg)化合物の陽イオン交換挙動を調べた。オンライン実験は、$$^{248}$$Cm+$$^{22}$$Ne反応で生成する$$^{265}$$Sg($$^{266}$$Sg)を対象に行い、6価イオンに対応する溶離液中にSgの壊変に起因する数イベントの$$alpha$$線を確認した。これはSgの$$alpha$$-HIB溶液中での陽イオン交換挙動が、6族の性質すなわち[Sg$$^{VI}$$L$$_{7}$$]$$^{-}$$(L:(CH$$_{3}$$)$$_{2}$$COH$$^{-}$$COO$$^{-}$$)の化学形を形成していることを示唆している。

口頭

Investigation of the effectiveness of optical color measurement for screening UOC samples in nuclear forensics analysis

木村 祥紀; Shollenberger, Q. R.*; 松本 哲也*; Lindvall, R.*; Hoffman, D. C.*; 山口 知輝

no journal, , 

Uranium ores and uranium ore concentrates (UOCs) serve as front-end materials in the nuclear fuel cycle and exhibit distinct material characteristics, known as nuclear forensic signatures, which can assist in determining their origins such as the provenance and deposits. The interpretation of these signatures is often challenging due to the diversity of mining techniques and the complex nature of natural minerals. As part of a joint research collaboration between the Japan Atomic Energy Agency (JAEA) and the Nuclear Smuggling Detection and Deterrence (NSDD) program of NNSA/US DOE, we investigated nuclear forensic signatures and methodologies for tracing the origins of uranium-bearing materials, including ores and UOCs. This study focuses on the optical color measurement of UOCs as a potential screening method for identifying their chemical compounds. UOCs are known to exhibit a variety of colors, influenced by the oxidation states of uranium compounds and the presence of trace elements. Optical colors of seven UOC samples provided by JAEA were analyzed using different approaches by LLNL and JAEA. We will discuss the relationship between the optical colors of UOCs and their major uranium compounds as well as trace elements. The findings highlight the potential of optical color measurements as a screening tool to support nuclear forensic analysis and provide insights into the chemical diversity of UOCs.

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