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論文

Study of the $$N=32$$ and $$N=34$$ shell gap for Ti and V by the first high-precision multireflection time-of-flight mass measurements at BigRIPS-SLOWRI

飯村 俊*; Rosenbusch, M.*; 高峰 愛子*; 角田 佑介*; 和田 道治*; Chen, S.*; Hou, D. S.*; Xian, W.*; 石山 博恒*; Yan, S.*; et al.

Physical Review Letters, 130(1), p.012501_1 - 012501_6, 2023/01

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.130.012501

The atomic masses of $$^{55}$$Sc, $$^{56,58}$$Ti, and $$^{56-59}$$V have been determined using the high-precision multireflection time-of-flight technique. The radioisotopes have been produced at RIKEN's Radioactive Isotope Beam Factory (RIBF) and delivered to the novel designed gas cell and multireflection system, which has been recently commissioned downstream of the ZeroDegree spectrometer following the BigRIPS separator. For $$^{56,58}$$Ti and $$^{56-59}$$V, the mass uncertainties have been reduced down to the order of 10 keV, shedding new light on the $$N=34$$ shell effect in Ti and V isotopes by the first high-precision mass measurements of the critical species $$^{58}$$Ti and $$^{59}$$V. With the new precision achieved, we reveal the nonexistence of the $$N=34$$ empirical two-neutron shell gaps for Ti and V, and the enhanced energy gap above the occupied $$nu$$p$$_{3/2}$$ orbit is identified as a feature unique to Ca. We perform new Monte Carlo shell model calculations including the $$nu$$d$$_{5/2}$$ and $$nu$$g$$_{9/2}$$ orbits and compare the results with conventional shell model calculations, which exclude the $$nu$$g$$_{9/2}$$ and the $$nu$$d$$_{5/2}$$ orbits. The comparison indicates that the shell gap reduction in Ti is related to a partial occupation of the higher orbitals for the outer two valence neutrons at $$N = 34$$.

論文

High-spin states in $$^{35}$$S

郷 慎太郎*; 井手口 栄治*; 横山 輪*; 青井 考*; Azaiez, F.*; 古高 和禎; 初川 雄一; 木村 敦; 木佐森 慶一*; 小林 幹*; et al.

Physical Review C, 103(3), p.034327_1 - 034327_8, 2021/03

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.103.034327
 被引用回数：3 パーセンタイル：67.04(Physics, Nuclear)

Excited states in $$^{35}$$S were investigated by in-beam $$gamma$$-ray spectroscopy using the $$^{26}$$Mg($$^{18}$$O, 2$$alpha$$1$$n$$) fusion-evaporation reaction. The de-exciting $$gamma$$-rays were measured with germanium detector arrays along with the measurement of evaporated charged particles in a $$4pi$$ segmented Si detector array. The level scheme was extended up to 12470 keV. The obtained level structure is compared with the large-scale shell-model calculations. The possibility of isoscalar-pair excited states is discussed for $$J=(17/2)$$ states with comparison between the experimental and theoretical results.

論文

Development and operation of an electrostatic time-of-flight detector for the Rare RI storage Ring

長江 大輔*; 阿部 康志*; 岡田 俊祐*; 大甕 舜一朗*; 若山 清志*; 細井 駿*; 鈴木 伸司*; 森口 哲朗*; 天野 将道*; 上岡 大起*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 986, p.164713_1 - 164713_7, 2021/01

https://doi.org/10.1016/j.nima.2020.164713
 被引用回数：4 パーセンタイル：68.44(Instruments & Instrumentation)

An electrostatic time-of-flight detector named E-MCP has been developed for quick diagnostics of circulating beam and timing measurement in mass spectrometry at the Rare-RI Ring in RIKEN. The E-MCP detector consists of a conversion foil, potential grids, and a microchannel plate. Secondary electrons are released from the surface of the foil when a heavy ion hits it. The electrons are accelerated and deflected by 90$$^{circ}$$ toward the microchannel plate by electrostatic potentials. A thin carbon foil and a thin aluminum-coated mylar foil were used as conversion foils. We obtained time resolutions of 69(1) ps and 43(1) ps (standard deviation) for a $$^{84}$$Kr beam at an energy of 170 MeV/u when using the carbon and the aluminum-coated mylar foils, respectively. A detection efficiency of approximately 90% was obtained for both foils. The E-MCP detector equipped with the carbon foil was installed inside the Rare-RI Ring to confirm particle circulation within a demonstration experiment on mass measurements of nuclei around $$^{78}$$Ge produced by in-flight fission of uranium beam at the RI Beam Factory in RIKEN. Periodic time signals from circulating ions were clearly observed. Revolution times for $$^{78}$$Ge, $$^{77}$$Ga, and $$^{76}$$Zn were obtained. The results confirmed successful circulation of the short-lived nuclei inside the Rare-RI Ring.

論文

How different is the core of $$^{25}$$F from $$^{24}$$O$$_{g.s.}$$ ?

Tang, T. L.*; 上坂 友洋*; 川瀬 頌一郎; Beaumel, D.*; 堂園 昌伯*; 藤井 俊彦*; 福田 直樹*; 福永 拓*; Galindo-Uribarri, A.*; Hwang, S. H.*; et al.

Physical Review Letters, 124(21), p.212502_1 - 212502_6, 2020/05

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.124.212502
 被引用回数：10 パーセンタイル：74.3(Physics, Multidisciplinary)

中性子過剰核$$^{25}$$Fの構造が($$p,2p$$)反応で調査した。$$pi 0d_{5/2}$$軌道の分光学的因子は1.0$$pm$$0.3と大きいが、一方で残留核である$$^{24}$$Oが基底状態である割合は約35%,励起状態は約0.65%であることが明らかになった。この結果は、$$^{25}$$Fのコア核$$^{24}$$Oは基底状態とは大きく異なり、$$^{24}$$Oの$$0d_{5/2}$$軌道に陽子がひとつ加わることで$$^{24}$$Oと$$^{25}$$Fの中性子軌道が相当に変化していると推測される。これは酸素同位体ドリップライン異常のメカニズムである可能性がある。

論文

Enhancement of element production by incomplete fusion reaction with weakly bound deuteron

Wang, H.*; 大津 秀暁*; 千賀 信幸*; 川瀬 頌一郎*; 武内 聡*; 炭竃 聡之*; 小山 俊平*; 櫻井 博儀*; 渡辺 幸信*; 中山 梓介; et al.

Communications Physics (Internet), 2(1), p.78_1 - 78_6, 2019/07

https://doi.org/10.1038/s42005-019-0165-1
 被引用回数：7 パーセンタイル：59.11(Physics, Multidisciplinary)

陽子(あるいは中性子)過剰核の効率的な生成経路を探索することは、原子核反応研究の主な動機のひとつである。本研究では、$$^{107}$$Pdに対する核子当たり50MeVの陽子および重陽子入射による残留核生成断面積を逆運動学法によって測定した。その結果、重陽子入射ではAgやPd同位体の生成断面積が大きくなることを実験的に示した。また、理論計算による解析から、この生成断面積の増大は重陽子の不完全融合反応に起因することを示した。これらの結果は、陽子過剰核の生成において重陽子のような弱束縛核の利用が有効であることを示すものである。

論文

Structure of $$^{55}$$Sc and development of the $$N=34$$ subshell closure

Steppenbeck, D.*; 武内 聡*; 青井 考*; Doornenbal, P.*; 松下 昌史*; Wang, H.*; 馬場 秀忠*; 郷 慎太郎*; Holt, J. D.*; Lee, J.*; et al.

Physical Review C, 96(6), p.064310_1 - 064310_10, 2017/12

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.96.064310
 被引用回数：15 パーセンタイル：79.8(Physics, Nuclear)

理化学研究所のRIBFにて、中性子過剰核$$^{55}$$Scの励起状態を$$^{56}$$Tiからの1陽子ノックアウト反応および$$^{55}$$Scの非弾性散乱によって生成し、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得た。その結果、第一励起状態が695keVと低く現れることがわかった。$$^{54}$$Caで知られているように中性子数34の閉殻構造が成り立っているとすると、第一励起状態は約2MeVと高く現れるはずであり、この結果は$$^{55}$$Scでは中性子数34の新魔法数が消滅していることを示している。殻模型計算でもこの結果は得られ、中性子数34の殻ギャップが陽子数に応じて強く変化していることがその原因であることがわかった。

論文

In-beam $$gamma$$-ray spectroscopy of $$^{35}$$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
 被引用回数：6 パーセンタイル：51.05(Physics, Nuclear)

理化学研究所の不安定核実験施設RIBFにて、中性子過剰核$$^{35}$$Mgの励起状態を$$^{36}$$Mgおよび$$^{37}$$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$$gamma$$線を観測した。$$^{35}$$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$$gamma$$線を観測し、これらを全て基底状態へ脱励起する$$gamma$$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、$$^{35}$$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。

論文

Low-$$Z$$ shore of the "island of inversion" and the reduced neutron magicity toward $$^{28}$$O

Doornenbal, P.*; Scheit, H.*; 武内 聡*; 宇都野 穣; 青井 考*; Li, K.*; 松下 昌史*; Steppenbeck, D.*; Wang, H.*; 馬場 秀忠*; et al.

Physical Review C, 95(4), p.041301_1 - 041301_5, 2017/04

AA2017-0008.pdf:0.46MB

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.95.041301
 被引用回数：28 パーセンタイル：92.05(Physics, Nuclear)

中性子数20の魔法数は$$^{32}$$Mg近傍の中性子過剰核領域で消失することが知られており、その一群の原子核は核図表における「反転の島」と呼ばれている。陽子数が10よりも小さな原子核が反転の島に含まれるかどうかを示す実験的証拠はこれまでなかった。この研究では、理化学研究所RIビームファクトリー(理研RIBF)にて生成された中性子過剰核$$^{29}$$Fのインビーム$$gamma$$線分光から、$$^{29}$$Fの第一励起状態を初めて観測することに成功した。その励起エネルギーは1080(80)keVであり、中性子数20魔法数を仮定した計算による励起エネルギーの値である約3MeVよりも著しく小さいことから、この魔法数が消滅していることが明らかとなった。大規模殻模型計算によって励起エネルギーの実験値を再現することに成功するとともに、$$^{29}$$Fの基底状態および第一励起状態は中性子が2個殻ギャップから励起した状態によって支配されることがわかった。この第一励起状態は$$^{28}$$Oの第一励起状態に$$d_{5/2}$$軌道を占める陽子を結合させた状態が主であり、そのエネルギーが低いことから、$$^{28}$$Oは二重閉殻構造をもたないと考えられる。

論文

Intruder configurations in the ground state of $$^{30}$$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
 被引用回数：18 パーセンタイル：84.05(Astronomy & Astrophysics)

理化学研究所のRIBFにて、中性子過剰核$$^{30}$$Neビームを生成し、それを用いた$$^{12}$$C($$^{30}$$Ne, $$^{29}$$Ne+$$gamma$$)$$X$$陽子ノックアウト反応にて$$^{29}$$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。$$sd$$殻と$$pf$$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$$pf$$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。

論文

Asymmetry dependence of reduction factors from single-nucleon knockout of $$^{30}$$Ne at $$sim$$ 230 MeV/nucleon

Lee, J.*; Liu, H.*; Doornenbal, P.*; 木村 真明*; 蓑茂 工将*; 緒方 一介*; 宇都野 穣; 青井 考*; Li, K.*; 松下 昌史*; et al.

Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2016(8), p.083D01_1 - 083D01_7, 2016/08

AA2016-0230.pdf:0.16MB

https://doi.org/10.1093/ptep/ptw096
 被引用回数：6 パーセンタイル：47.34(Physics, Multidisciplinary)

高速不安定核ビームのノックアウト反応は、不安定核の一粒子状態を調べるのによく用いられている反応である。しかし、ノックアウト反応から反応理論を通じて得られた分光学的因子は、殻模型などの核構造模型から得られるものに比べて一様に減少しており、その減少因子は核子の分離エネルギーに強く依存するという不思議な性質があることが知られている。そのメカニズムはまだ完全には理解されていない。従来の研究では、核子あたり約120MeV程度のビームを使って減少因子が測定されてきた。本研究では、理化学研究所にて、核子あたり200MeV以上のより高速なビームを用いて、$$^{30}$$Neからの一中性子および一陽子ノックアウト反応を調べた。そこで得られた減少因子を殻模型や反対性分子動力学による核構造計算を用いて導いたところ、従来研究と同様の減少因子があることがわかった。

論文

Superdeformation in $$^{35}$$S

郷 慎太郎*; 井手口 栄治*; 横山 輪*; 小林 幹*; 木佐森 慶一*; 高木 基伸*; 宮 裕之*; 大田 晋輔*; 道正 新一郎*; 下浦 享*; et al.

JPS Conference Proceedings (Internet), 6, p.030005_1 - 030005_4, 2015/06

https://doi.org/10.7566/JPSCP.6.030005

The high-spin states in $$^{35}$$S were investigated at Tandem-ALTO facility in Institut de Physique Nucl$'e$aire d'Orsay The $$^{26}$$Mg($$^{18}$$O, 2$$alpha$$1n)$$^{35}$$S fusion evaporation reaction was used to populate high-spin states in $$^{35}$$S. The germanium $$gamma$$-ray detector array ORGAM was employed to measure $$gamma$$ rays from high-spin states and charged particles evaporated from the compound nuclei were detected by a segmented silicon detector, Si-Ball. A level scheme for $$^{35}$$S was deduced based on the gamma-gamma-coincidence analysis and $$gamma$$-ray angular correlation analysis. The half-life of the transition in the superdeformed band was estimated by measuring the residual Doppler shift. The deduced half-life shows the large collectivity of the band.

論文

Low-lying structure of $$^{50}$$Ar and the $$N$$=32 subshell closure

Steppenbeck, D.*; 武内 聡*; 青井 考*; Doornenbal, P.*; 松下 昌史*; Wang, H.*; 宇都野 穣; 馬場 秀忠*; 郷 慎太郎*; Lee, J.*; et al.

Physical Review Letters, 114(25), p.252501_1 - 252501_6, 2015/06

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.114.252501
 被引用回数：43 パーセンタイル：88.82(Physics, Multidisciplinary)

理化学研究所の不安定核施設RIBFにて、中性子過剰核$$^{50}$$Arを$$^{54}$$Ca, $$^{55}$$Sc, $$^{56}$$Tiからの核破砕反応によって生成し、その脱励起$$gamma$$線を初めて観測した。最も強度の強い$$gamma$$線エネルギーから、$$^{50}$$Arの第一励起$$2^+$$状態の励起エネルギーが1178(18)keVであることがわかった。この実験結果および周辺核の$$2^+$$状態の励起エネルギーを大規模殻模型計算と比較した結果、$$^{50}$$Arでは中性子数32のサブシェルギャップが$$^{52}$$Caと同じくらい大きくなることによってその第一励起エネルギーが$$^{48}$$Arよりも高くなることがわかった。また、殻模型計算によって、中性子数34のサブシェルギャップがCaからArにかけて増大することを予言し、その影響は今後行われるであろう$$^{52}$$Arの励起状態の測定で確かめ得ることを示した。

論文

Rotational level structure of sodium isotopes inside the "island of inversion"

Doornenbal, P.*; Scheit, H.*; 武内 聡*; 宇都野 穣; 青井 考*; Li, K.*; 松下 昌史*; Steppenbeck, D.*; Wang, H.*; 馬場 秀忠*; et al.

Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2014(5), p.053D01_1 - 053D01_9, 2014/05

https://doi.org/10.1093/ptep/ptu057
 被引用回数：12 パーセンタイル：63.98(Physics, Multidisciplinary)

理化学研究所RIBFにて、中性子過剰ナトリウム同位体$$^{33,34,35}$$Naのエネルギー準位を測定した。中性子数20領域の中性子過剰核は、中性子数20の魔法数が消滅し、大きく変形することが知られているが、その領域がどの程度の中性子数まで続くのかは明らかになっていない。本実験によって、$$^{35}$$Naの励起準位を初めて測定し、$$^{33}$$Naに近いエネルギー準位を持つことを明らかにした。また、$$sd$$殻に$$f_{7/2}$$軌道および$$p_{3/2}$$軌道を加えた大きな模型空間を用いて計算した殻模型計算によって、これらの中性子過剰核のエネルギー準位をよく再現することができた。これらの準位の電磁行列要素の計算から、$$^{35}$$Naも大きく変形していることがわかり、「逆転の島」と呼ばれる中性子数20の魔法数が消滅する領域に含まれることが明らかになった。

論文

Evidence for a new nuclear "magic number" from the level structure of $$^{54}$$Ca

Steppenbeck, D.*; 武内 聡*; 青井 考*; Doornenbal, P.*; 松下 昌史*; Wang, H.*; 馬場 秀忠*; 福田 直樹*; 郷 慎太郎*; 本間 道雄*; et al.

Nature, 502(7470), p.207 - 210, 2013/10

https://doi.org/10.1038/nature12522
 被引用回数：261 パーセンタイル：99.79(Multidisciplinary Sciences)

中性子数34の新しい魔法数が中性子過剰核で存在することが10年ほど前に東京大学と発表代表者らのグループによって指摘されて以来、世界各地の不安定核研究施設にてその実験的検証の試みがなされてきた。しかし、中性子数34の魔法数はカルシウムのみに見られる極めて局所的なものであり、カルシウム54を十分に生成するのが困難なことから、これまで実験的な証拠が得られてこなかった。この研究では、理化学研究所のRIBFにてカルシウム54の励起状態を$$gamma$$線分光によって初めて観測し、第一励起状態が約2MeVにあることを見つけた。この励起エネルギーは、カルシウム42,44,46,50などの非中性子魔法数のものに比べかなり高いものであり、中性子数34の魔法数の存在が確立された。発表代表者らによる理論解析の結果、中性子数34の殻ギャップは、既に魔法数として知られている中性子数32のものと同程度の大きさであることがわかった。

論文

Study of stellar reactions in explosive hydrogen burning with CRIB

久保野 茂*; 寺西 高*; 野谷 将広*; 山口 英斉*; 齋藤 明登*; He, J. J.*; 若林 泰生*; 藤川 尚志*; Amadio, G.*; 馬場 秀忠*; et al.

Nuclear Physics A, 758, p.733 - 736, 2005/07

https://doi.org/10.1016/j.nuclphysa.2005.05.132
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Physics, Nuclear)

CRIBからの短寿命核ビーム$$^{17}F$$を用いて陽子非弾性散乱を測定した。これにより爆発的水素燃焼過程を理解するうえで重要な$$^{14}O(alpha,p)^{17}F$$における共鳴状態の核物理パラメタを求めた。$$^{23}Mg$$ビームによる非弾性散乱実験の結果も合わせて報告する。

口頭

Nuclear structure studies of $$^{254}$$Es region by Coulomb excitation $$gamma$$-ray spectroscopy

柳原 陸斗; 井手口 栄治*; 西尾 勝久; Orlandi, R.; 牧井 宏之; 浅井 雅人; 廣瀬 健太郎; 塚田 和明; 豊嶋 厚史; 佐藤 哲也; et al.

no journal, , 

What is the limit of high Z nucleus, where is the island of stability, is one of the focus of nuclearphysics. Key ingredient to stabilize nucleus in this super-heavy region is shell structure and Z=114,120, N=184 are predicted to be new magic numbers. However, it is not easy to produce such nucleus and study the shell structure. In order to access such shell structure, we are focusing on the deformed nucleus of the heavy mass region including Es isotopes. By studying the excited states, spin and parity, and deformation, we will be able to access the single-particle orbital which is supposed to generate new shell structure at Z=114, 120, N=184 and try to investigate nuclear shell structure in the super-heavy mass region. Coulomb excitation experiment at the Tokai Tandem Accelerator Laboratory of JAEA is planned to measure B(E2) values of low-lying states in $$^{254}$$Es and to deduce the deformation. Unknown high-lying states of $$^{254}$$Es will be also investigated for further understanding of nuclear structure in this region. We obtained $$^{254}$$Es via an international collaboration with ORNL. CAGRA will be used to measure the $$gamma$$ rays from $$^{254}$$Es. Experimental plan and preparation progress will be presented.

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