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論文

Solving the puzzles of the decay of the heaviest known proton-emitting nucleus $$^{185}$$Bi

Doherty, D. T.*; Andreyev, A. N.; Seweryniak, D.*; Woods, P. J.*; Carpenter, M. P.*; Auranen, K.*; Ayangeakaa, A. D.*; Back, B. B.*; Bottoni, S.*; Canete, L.*; et al.

Physical Review Letters, 127(20), p.202501_1 - 202501_6, 2021/11

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.127.202501
 被引用回数：10 パーセンタイル：66.31(Physics, Multidisciplinary)

$$^{185}$$Bi is the heaviest known proton emitting isotope. Its decay had been observed, but the assumed ground-state lifetime ($$sim$$$$60~mu$$s) was incorrect, leading to unexplained hindrance. With two new experiments at Argonne National Laboratory, two states were clearly identified. One is the proton-emitting ground-state (spin 1/2$$^+$$, half-life: 2.8$$^{+2.3}_{-1.0}$$ $$mu$$s), the second is a 58(2) $$mu$$s $$gamma$$-decaying isomer. The new data show the inversion of the ground and isomeric states compared to neighboring Bi isotopes. This is the only known example of a ground-state proton decay to a daughter nucleus ($$^{184}$$Pb) with a major shell closure.

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：42.91(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：7 パーセンタイル：47.76(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

Cluster-transfer reactions with radioactive beams; A Spectroscopic tool for neutron-rich nuclei

Bottoni, S.*; Leoni, S.*; Fornal, B.*; Raabe, R.*; Rusek, K.*; Benzoni, G.*; Bracco, A.*; Crespi, F. C. L.*; Morales, A. I.*; Bednarczyk, P.*; et al.

Physical Review C, 92(2), p.024322_1 - 024322_8, 2015/08

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.92.024322
 被引用回数：22 パーセンタイル：79.18(Physics, Nuclear)

An exploratory experiment was performed at REX-ISOLDE CERN to test the potential of cluster-transfer reactions at the Coulomb barrier as a mechanism to explore the structure of exotic neutron-rich nuclei. The transfer of triton and alpha particles in a reaction of a beam of $$^{98}$$Rb onto a $$^7$$Li target were studied through particle-$$gamma$$ coincidence measurements. The results indicate that such cluster transfer reactions can be an efficient method to investigate the structure of neutron-rich nuclei at medium-high excitation energies and spins.

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：39 パーセンタイル：91.21(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：82.42(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：68.90(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

Evidence for rigid triaxial deformation at low energy in $$^{76}$$Ge

藤 暢輔; Chiara, C. J.*; McCutchan, E. A.*; Walters, W. B.*; Janssens, R. V. F.*; Carpenter, M. P.*; Zhu, S.*; Broda, R.*; Fornal, B.*; Kay, B. P.*; et al.

Physical Review C, 87(4), p.041304_1 - 041304_5, 2013/04

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.87.041304
 被引用回数：86 パーセンタイル：97.11(Physics, Nuclear)

530MeVの$$^{76}$$Geビームと$$^{238}$$Uターゲットによる深部非弾性散乱実験を行い、$$^{76}$$Geの励起準位をアルゴンヌ国立研究所に設置されている$$gamma$$スフィアによって調べた。その結果、$$gamma$$バンドをこれまで知られていた$$4^+$$(2022keV)から$$9^+$$ (4547keV)まで大幅に拡張するとともに、新たなバンドも同定した。$$gamma$$バンドの準位間隔のパターンは近傍の原子核と逆フェイズを示していた。集団模型と殻模型による理論計算と実験で得られた準位間隔パターンや換算遷移確率の比などを比較することにより、$$^{76}$$Geが低励起準位において3軸非対称変形を持つ可能性を示唆した。

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：55.45(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

High-spin spectrum of $$^{24}$$Mg studied through multiple angular correlations

Diffenderfer, E. S.*; Baby, L. T.*; Santiago-Gonzalez, D.*; Ahsan, N.*; Rojas, A.*; Volya, A.*; Wiedenh$"o$ver, I.*; Wuosmaa, A. H.*; Carpenter, M. P.*; Janssens, R. V. F.*; et al.

Physical Review C, 85(3), p.034311_1 - 034311_17, 2012/03

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.85.034311
 被引用回数：7 パーセンタイル：40.49(Physics, Nuclear)

アルゴンヌ国立研究所のATLASにて$$^{12}$$C($$^{16}$$O, $$alpha$$)$$^{24}$$Mg反応実験を行い、生成された$$^{24}$$Mgの高スピン状態を観測した。$$alpha$$粒子と$$gamma$$線の角相関を測定することによって、励起状態のスピンを決定した。その結果、$$12^+$$までの数多くの状態を観測した。実験結果を、原子力機構で行った殻模型計算と比較した。その結果、$$pf$$殻を入れたことにより、負パリティ状態も含めて実験のスペクトルをよく説明することに成功した。また、理論計算との比較から、一部の正パリティ状態は、$$sd$$殻から$$pf$$殻へ中性子が2個励起したいわゆる侵入者状態であることを提案した。

論文

Search for a 2-quasiparticle high-$$K$$ isomer in $$^{256}$$Rf

Robinson, A. P.*; Khoo, T. L.*; Seweryniak, D.*; Ahmad, I.*; 浅井 雅人; Back, B. B.*; Carpenter, M. P.*; Chowdhury, P.*; Davids, C. N.*; Greene, J.*; et al.

Physical Review C, 83(6), p.064311_1 - 064311_7, 2011/06

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.83.064311
 被引用回数：33 パーセンタイル：84.89(Physics, Nuclear)

104番元素$$^{256}$$Rfの励起状態に半減期17$$mu$$秒の核異性体があることを実験的に明らかにした。実験はアルゴンヌ国立研究所の反跳核分離装置を用いて行い、検出器に打ち込まれた$$^{256}$$Rfと同時計数する内部転換電子を測定することで同定した。核異性体の生成率から、この核異性体は中性子数152の原子核で通常観測される2準粒子状態の$$K$$核異性体ではなく、4準粒子状態の$$K$$核異性体であると考えられる。2準粒子状態の核異性体が観測されなかった理由は、その核異性体が核分裂によって崩壊し、その半減期が$$^{256}$$Rfの基底状態の半減期に近いと考えれば説明できる。あるいは、原子核の4重極変形度が104番元素から突然小さくなり、2準粒子状態の核異性体がまったく存在しない、という可能性も考えられる。

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：76.72(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

Bridging the nuclear structure gap between stable and super heavy nuclei

Seweryniak, D.*; Khoo, T. L.*; Ahmad, I.*; Kondev, F. G.*; Robinson, A.*; Tandel, S. K.*; 浅井 雅人; Back, B. B.*; Carpenter, M. P.*; Chowdhury, P.*; et al.

Nuclear Physics A, 834(1-4), p.357c - 361c, 2010/03

https://doi.org/10.1016/j.nuclphysa.2010.01.039
 被引用回数：7 パーセンタイル：47.25(Physics, Nuclear)

陽子数100,中性子数152近傍の原子核における一粒子軌道エネルギーの実験値は、超重核領域の殻構造を予測する理論計算の検証に重要な役割を果たす。われわれは$$^{252}$$No及び$$^{254}$$Noに2準粒子状態の高K核異性体を観測し、それらのエネルギーから陽子数100近傍における陽子の一粒子軌道エネルギーを評価することに成功した。また$$^{257}$$Rfに3準粒子状態の高K核異性体を発見し、$$^{257}$$Rfの$$alpha$$崩壊の実験データから中性子の一粒子軌道エネルギーも評価した。得られた実験値をさまざまな理論計算の予測値と比較した結果、Woods-Saxonポテンシャルを用いた計算が最もよく実験値を再現することを見いだした。

論文

Spectroscopy of $$^{257}$$Rf

Qian, J.*; Heinz, A.*; Khoo, T. L.*; Janssens, R. V. F.*; Peterson, D.*; Seweryniak, D.*; Ahmad, I.*; 浅井 雅人; Back, B. B.*; Carpenter, M. P.*; et al.

Physical Review C, 79(6), p.064319_1 - 064319_13, 2009/06

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.79.064319
 被引用回数：33 パーセンタイル：84.76(Physics, Nuclear)

アルゴンヌ国立研究所の反跳核分離装置を用いて、$$^{257}$$Rfの$$alpha$$線,$$gamma$$線,内部転換電子測定実験を行った。$$^{257}$$Rfの励起状態に、高いK量子数を持った3準粒子状態と解釈される半減期160$$mu$$秒の新核異性体を発見した。また、$$alpha$$崩壊の抑止係数より、$$^{257}$$Rfの娘核である$$^{253}$$Noの1準粒子状態の中性子軌道配位を同定した。中性子数151核の1/2$$^{+}$$[620]準位の励起エネルギーの系統性より、中性子数152の変形閉殻の大きさが、原子番号が増えるにつれて大きくなることを明らかにした。

論文

Intruder excitations in $$^{35}$$P

Wiedeking, M.*; Rodriguez-Vieitez, E.*; Fallon, P.*; Carpenter, M. P.*; Clark, R. M.*; Cline, D.*; Cromaz, M.*; Descovich, M.*; Janssens, R. V. F.*; Lee, I.-Y.*; et al.

Physical Review C, 78(3), p.037302_1 - 037302_4, 2008/09

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.78.037302
 被引用回数：14 パーセンタイル：64.50(Physics, Nuclear)

アルゴンヌ国立研究所タンデム加速器施設(ATLAS)で、$$^{208}$$Pb($$^{36}$$S, $$Xgamma$$)反応により、$$^{35}$$Pの励起状態を生成し、そこから脱励起する$$gamma$$線を観測することによって、$$^{35}$$Pのエネルギー準位を構築した。その結果、約5MeVの励起エネルギーに多数の新しい状態を発見した。殻模型計算と比較した結果、魔法数20を仮定した$$sd$$殻模型計算ではこれらの多くの状態は出てこないため、これらは中性子数20の殻ギャップから中性子が1個励起する状態、もしくは2個励起する状態であると考えられる。発表者らが行ったモンテカルロ殻模型計算では、実験で観測された多数の状態が存在することが示された。これらの励起エネルギーは$$^{35}$$Pにおける中性子数20の殻ギャップを敏感に反映するものであるため、モンテカルロ殻模型計算で使われた有効相互作用が妥当であり、$$^{35}$$Pでは大きな殻ギャップが存在することが確かめられた。

論文

$$K^{pi}=8^{-}$$ isomers and $$K^{pi}=2^{-}$$ octupole vibrations in $$N=150$$ shell-stabilized isotones

Robinson, A. P.*; Khoo, T. L.*; Ahmad, I.*; Tandel, S. K.*; Kondev, F. G.*; 中務 孝*; Seweryniak, D.*; 浅井 雅人; Back, B. B.*; Carpenter, M. P.*; et al.

Physical Review C, 78(3), p.034308_1 - 034308_6, 2008/09

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.78.034308
 被引用回数：51 パーセンタイル：90.92(Physics, Nuclear)

$$^{246}$$Cm及び$$^{252}$$Noの励起準位に、量子数$$K^{pi}=8^{-}$$を持ち、$$K^{pi}=2^{-}$$の八重極振動回転バンドを経由して崩壊する核異性体を発見した。これらの中性子数$$N=150$$核における$$K^{pi}=8^{-}$$及び2$$^{-}$$準位は、原子番号$$Z=94$$$$sim$$102の範囲においてほぼ一定の励起エネルギーを持つことから、中性子の励起に起因する準位と考えられる。ただし$$^{246}$$Cmの2$$^{-}$$準位だけは例外的に低い励起エネルギーを持ち、中性子の励起に加えて陽子の配位の影響を受けていると考えられる。

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