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論文

First direct mass measurements of nuclides around $$Z$$ = 100 with a multireflection time-of-flight mass spectrograph

伊藤 由太*; Schury, P.*; 和田 道治*; 新井 郁也*; 羽場 宏光*; 平山 賀一*; 石澤 倫*; 加治 大哉*; 木村 創大*; 小浦 寛之; et al.

Physical Review Letters, 120(15), p.152501_1 - 152501_6, 2018/04

 被引用回数:11 パーセンタイル:3.78(Physics, Multidisciplinary)

冷たい核融合反応および熱い融合反応によって生成した変形閉殻中性子数152の近傍に位置する原子核$$^{246}$$Es, $$^{251}$$Fm、および超フェルミウム原子核$$^{249-252}$$Md, $$^{254}$$Noの質量の直接測定を、多反射時間飛行質量分析装置(MR-TOF)を用いて実施した。$$^{246}$$Esおよび$$^{249,250,252}$$Mdの質量測定は世界で初めての成果である。さらに$$^{249,250}$$Mdの質量を$$alpha$$崩壊連鎖のアンカーポイントとして用いて$$^{261}$$Bhおよび$$^{266}$$Mtまでの重い原子核の質量を決定した。これらの新測定された質量を理論質量計算と比較し、巨視的・微視的模型の予測値と良い一致が見られることを示した。近接する3つの質量値から求められる経験的殻ギャップエネルギー$$delta_{2n}$$を今回の質量値から求め、MdおよびLrに対する変形閉殻中性子数$$N=152$$の存在を裏付ける結果を得た。

論文

Observation of doubly-charged ions of francium isotopes extracted from a gas cell

Schury, P.*; 和田 道治*; 伊藤 由太*; 加治 大哉*; 羽場 宏光*; 平山 賀一*; 木村 創大*; 小浦 寛之; MacCormick, M.*; 宮武 宇也*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 407, p.160 - 165, 2017/06

 被引用回数:3 パーセンタイル:27.27(Instruments & Instrumentation)

Ac, Ra, FrやRnといった様々な同位体を$$^{48}$$Caビームを用いた原子核融合-蒸発反応にて生成した。エネルギーを持ったイオンはヘリウムガスセル内で止まり、そして引き出される。引き出された個々のイオンは多反射時間飛行質量分光器を用いて同定されるが、アルカリ金属であるFrを含むイオンの荷電状態の主要な価数が(+1価でなく)+2価となるという結果を観測した。

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

 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

First online multireflection time-of-flight mass measurements of isobar chains produced by fusion-evaporation reactions; Toward identification of superheavy elements via mass spectroscopy

Schury, P.*; 和田 道治*; 伊藤 由太*; 加治 大哉*; 新井 郁也*; MacCormick, M.*; Murray, I.*; 羽場 宏光*; Jeong, S.*; 木村 創大*; et al.

Physical Review C, 95(1), p.011305_1 - 011305_6, 2017/01

AA2016-0638.pdf:0.71MB

 被引用回数:10 パーセンタイル:8.11(Physics, Nuclear)

多反射時間飛行質量分析装置を理化学研究所設置の気体充填型反跳分離装置-II型(GARIS-II)と連結したガスセルに配置し、$$alpha$$崩壊連鎖を伴う重原子核の質量の直接測定を実施した。融合-蒸発反応で生成された原子核をGARIS-IIを用いて分離し、ヘリウムガスセルで止めて目的の原子核を捕集した。本実験で$$^{204}$$Fr-$$^{204}$$Rn-$$^{204}$$At-$$^{204}$$Po, $$^{205}$$Fr-$$^{205}$$Rn-$$^{205}$$At-$$^{205}$$Po-$$^{205}$$Bi及び$$^{206}$$Fr-$$^{206}$$Rn-$$^{206}$$Atの3つの同重体鎖の時間飛行スペクトルが観測された。その結果、$$^{204-206}$$Fr, $$^{204,205}$$Rn、そして$$^{204,205}$$Atの原子質量値が精密に決定された、今回の解析において、$$^{205}$$Bi, $$^{204,205}$$Po, $$^{206}$$Rn、そして$$^{206}$$Atの同定は10個以下という少量のイオン数でなされた。この成果は 次のステップとして実施する予定である(生成量が極少量の)超重元素イオンの質量分析につながる成果となる。

論文

Direct measurement of nanoscale lithium diffusion in solid battery materials using radioactive tracer of $$^{8}$$Li

石山 博恒*; Jeong, S.-C.*; 渡辺 裕*; 平山 賀一*; 今井 伸明*; Jung, H. S.*; 宮武 宇也*; 小柳津 充広*; 長 明彦; 乙川 義憲; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 376, p.379 - 381, 2016/06

 被引用回数:2 パーセンタイル:57.25(Instruments & Instrumentation)

We have developed an in situ and nanoscale Li diffusion measurement method in Li battery materials using an $$alpha$$-emitting radioactive $$^{8}$$Li tracer. In this method, while implanting a low-energy (8 keV) $$^{8}$$Li beam, the $$alpha$$ particles emitted at a small angle (10$$^{circ}$$) relative to the sample surface were detected as a function of time. Measurement for Li diffusion coefficients in a spinel phase LiMn$$_4$$O$$_4$$ (LMO) thin film has been started, which is used as an electrode in a Li ion secondary battery. An obvious Li diffusion effect in LMO was observed at the sample temperature of 623 K, and the further measurement is underway.

論文

Nanoscale diffusion tracing by radioactive $$^{8}$$Li tracer

石山 博恒*; Jeong, S.-C.*; 渡辺 裕*; 平山 賀一*; 今井 伸明*; 宮武 宇也*; 小柳津 充広*; 片山 一郎*; 長 明彦; 乙川 義憲; et al.

Japanese Journal of Applied Physics, 53(11), p.110303_1 - 110303_4, 2014/11

 被引用回数:3 パーセンタイル:78.29(Physics, Applied)

We have developed a nanoscale diffusion measurement method using an $$alpha$$-emitting radioactive $$^{8}$$Li tracer. In this method, while implanting a pulsed 8 keV $$^{8}$$Li beam, the $$alpha$$ particles emitted at a small angle (10$$^{circ}$$) relative to the sample surface were detected as a function of time. The method has been successfully applied to measuring lithium diffusion coefficients for an amorphous Li$$_{4}$$SiO$$_{4}$$-Li$$_{3}$$VO$$_{4}$$ (LVSO) thin film with a thickness of several hundred nanometers, demonstrating that the present method is sensitive to diffusion coefficients down on the order of 10$$^{-12}$$cm$$^{2}$$/s, which is more sensitive by about two orders of magnitude than that previously achieved.

論文

A Multi-reflection time-of-flight mass spectrograph for short-lived and super-heavy nuclei

Schury, P. H.*; 和田 道治*; 伊藤 由太*; Naimi, S.*; 園田 哲*; 三田 浩希*; 高峰 愛子*; 岡田 邦宏*; Wollnik, H.*; Chon, S.*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 317(Part B), p.537 - 543, 2013/12

 被引用回数:13 パーセンタイル:15.14(Instruments & Instrumentation)

極短寿命の原子核の高精度質量測定を実現する目的のために、理化学研究所において多反射時間飛行法(MRTOF)による質量分析を実施した。とりわけ大きな興味の対象としているのはr過程元素合成や超ウラン原子核の質量測定である。このような原子核に対しては、MRTOFはこれまで伝統的に質量測定に使われてきたペニングトラップ法に比べてよりよいパフォーマンスを与えることができる。われわれはMRTOFが与える質量測定の相対精度が$$10^{-7}$$にまで達し、そして重く、短寿命な原子核に適用可能であることをいくつかの実例を示しながら紹介する。

論文

Development of a resonant laser ionization gas cell for high-energy, short-lived nuclei

園田 哲*; 和田 道治*; 富田 英生*; 坂本 知佳*; 高塚 卓旦*; 古川 武*; 飯村 秀紀; 伊藤 由太*; 久保 敏幸*; 松尾 由賀利*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 295, p.1 - 10, 2013/01

 被引用回数:17 パーセンタイル:9.29(Instruments & Instrumentation)

ガスセル中でのレーザー共鳴イオン化を用いた新しいタイプのイオン源を開発した。このイオン源は、ガスセル中に入射した放射性核種の原子を、レーザーでイオン化して、オンラインで質量分離するためのものである。このイオン源の特長は、ガスセルからイオンを引き出す出口に六極イオンガイドを付けて差動排気することにより、同位体分離装置を高真空に保ちながらガスセルの出口径を大きくした点にある。これによって、ガス中でイオン化されたイオンの引出し時間が短くなり、より短寿命の放射性核種の分離が可能となった。このイオン源は、理化学研究所の放射性イオンビーム施設(RIBF)で使用される予定である。

論文

Tilted-foil technique for producing a spin-polarized radioactive isotope beam

平山 賀一*; 三原 基嗣*; 渡辺 裕*; Jeong, S. C.*; 宮武 宇也*; 百田 佐多夫*; 橋本 尚志*; 今井 伸明*; 松多 健策*; 石山 博恒*; et al.

European Physical Journal A, 48(5), p.54_1 - 54_10, 2012/05

 被引用回数:2 パーセンタイル:77.83(Physics, Nuclear)

The tilted-foil method for producing spin-polarized radioactive isotope beams has been studied for the application to nuclear physics and materials science, using the radioactive nucleus $$^8$$Li produced at the Tokai Radioactive Ion Accelerator Complex (TRIAC). We successfully produced polarization in a $$^8$$Li beam using 15 thin polystyrene foils fabricated especially for this purpose. A systematic study of the nuclear polarization as a function of the number of foils, beam energy, tilt angles and foil material has been performed, confirming the features of the tilted-foil technique experimentally. The contributions made to the nuclear polarization of $$^8$$Li nuclei by the atomic states was investigated.

論文

GEM-MSTPC; An Active-target type detector in low-pressure He/CO$$_{2}$$ mixed gas

石山 博恒*; 山口 香菜子*; 溝井 浩*; 渡辺 裕*; Das, S. K.*; 橋本 尚志*; 宮武 宇也*; 平山 賀一*; 今井 伸明*; 小柳津 充広*; et al.

Journal of Instrumentation (Internet), 7(3), p.C03036_1 - C03036_14, 2012/03

 被引用回数:6 パーセンタイル:57.36(Instruments & Instrumentation)

不安定核ビームを用いた低エネルギー反応の研究に向けて、低圧力のHe/CO$$_{2}$$混合ガスで動作するガス検出器の開発を行った。高入射率に対応するため、400-$$mu$$m厚のgas electron multiplier(THGEM)を比例計数管として使用することし、最大毎秒10$$^{5}$$個の$$^{12}$$Cビームを用いてテストを行った。テスト結果からTHGEMを用いたガス検出器が高入射率に対応できることを確認した。

論文

Low-background prebunching system for heavy-ion beams at the Tokai radioactive ion accelerator complex

岡田 雅之*; 仁木 和昭*; 平山 賀一*; 今井 伸明*; 石山 博恒*; Jeong, S. C.*; 片山 一郎*; 宮武 宇也*; 小柳津 充広*; 渡辺 裕*; et al.

Physical Review Special Topics; Accelerators and Beams, 15(3), p.030101_1 - 030101_10, 2012/03

 被引用回数:1 パーセンタイル:87.28(Physics, Nuclear)

A novel beam-bunching technique has been implemented at a heavy-ion linear accelerator facility by installing a compact two-gap prebuncher and a multi-layer beam chopper. A pulsed beam of 2 to 4 MHz, having kinetic energy up to 1.1 MeV/u, is realized by bunching 2 keV/u continuous beams just upstream of the linac. Around 40% of the continuous beam particles are successively gathered in a single micro-bunch with a time width of around 15 ns in units of full-width at one-tenth maximum. The number of background beam particles over 250 ns just before the bunched beam is well suppressed to less than 10$$^{-4}$$ of the number of bunched particles. This technique has been adopted to generate intense $$alpha$$-particle beams for nuclear astrophysics experiments.

論文

Adhesion improvement of HIVIPP $$^{12}$$C targets on Au backings

菅井 勲*; 武田 泰弘*; 川上 宏金*; 太田 直人*; 牧井 宏之; 宮武 宇也*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 655(1), p.24 - 33, 2011/11

 被引用回数:2 パーセンタイル:75.84(Instruments & Instrumentation)

Accurate measurement of the cross section of the $$^{12}$$C($$alpha,gamma$$)$$^{16}$$O reaction is very important in nuclear astrophysics. Enriched $$^{12}$$C targets prepared with the HIgh energy VIbrational Powder Plating [HIVIPP] method for this purpose have been used successfully. Initially, however, the $$^{12}$$C deposits for studying this small cross-section partially peeled from their Au backings when irradiated with beam currents $$geq$$ 2 times the 7 $$mu$$A pulsed $$alpha$$-beam used previously. This problem was solved when the amorphous $$^{12}$$C powders were converted to graphite by heat treatment in a high-temperature furnace. We investigated powder heat treatments at temperatures of 2600 to 3500$$^{circ}$$C to reveal which conditions resulted in uniform and highly adhesive depositions on Au backings.

論文

Proton resonance elastic scattering in inverse kinematics on the medium heavy nucleus $$^{68}$$Zn

今井 伸明*; 平山 賀一*; 石山 博恒*; Jeong, S.-C.*; 宮武 宇也*; 渡辺 裕*; 牧井 宏之; 光岡 真一; 長江 大輔*; 西中 一朗; et al.

European Physical Journal A, 46(2), p.157 - 160, 2010/11

 被引用回数:2 パーセンタイル:74.1(Physics, Nuclear)

An isobaric analog resonance of $$^{69}$$Zn was studied by the resonance elastic scattering of $$p(^{68}Zn,p)$$ with a 5.5-MeV/nucleon $$^{68}$$Zn beam and a thick polyethylene target. The excitation function of the differential cross section of proton elastic scattering was measured around 0 degrees in the laboratory frame by the thick target inverse kinematics method. The angular momentum, and proton and total widths of the resonance assigned using an $$R$$-matrix calculation are in good agreement with earlier measurements performed using normal kinematics, demonstrating that the thick target inverse kinematics method is a useful tool for studying the single particle structures of neutron-rich nuclei.

論文

Barrier distribution of quasi-elastic backward scattering in very heavy reaction systems

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

International Journal of Modern Physics E, 19(5&6), p.989 - 996, 2010/07

 パーセンタイル:100(Physics, Nuclear)

原子力科学研究所タンデムブースター加速器からの重イオンビーム$$^{48}$$Ti, $$^{54}$$Cr, $$^{56}$$Fe, $$^{64}$$Ni, $$^{70}$$Znを薄膜標的$$^{208}$$Pbに照射し、172$$^{circ}$$, 168$$^{circ}$$, 162$$^{circ}$$に後方散乱される準弾性散乱断面積を測定した。入射エネルギーを1.5MeVごとに変えながら測定した励起関数を1階微分することにより、超重元素104-112番元素を合成する冷たい融合反応における融合障壁分布を実験的に導出した。これにより測定された融合障壁は、従来用いられてきた理論値より5-10MeV程度低いことがわかった。また障壁分布の形状は、接近時の励起効果を考慮したチャンネル結合計算結果と良い一致を示すことがわかった。最近、さらに重い反応系$$^{76}$$Ge, $$^{86}$$Kr+$$^{208}$$Pbについても実験を行い、同様の結果が得られた。

論文

Superdeformation in asymmetric $$N$$$$>$$$$Z$$ nucleus $$^{40}$$Ar

井手口 栄治*; 太田 晋輔*; 森川 恒安*; 大島 真澄; 小泉 光生; 藤 暢輔; 木村 敦; 原田 秀郎; 古高 和禎; 中村 詔司; et al.

Physics Letters B, 686(1), p.18 - 22, 2010/03

 被引用回数:26 パーセンタイル:13.74(Astronomy & Astrophysics)

タンデム加速器からの70MeV $$^{18}$$Oビームを$$^{26}$$Mgターゲットに照射し、$$^{40}$$Arの高励起状態を生成した。多重$$gamma$$線検出装置GEMINI-IIを用いて多重$$gamma$$線測定を行い、$$^{40}$$Arにおいて2$$^+$$から12$$^+$$までの5本の$$gamma$$線遷移からなる回転バンドを発見した。得られた遷移四重極モーメント1.45$$pm$$0.15ebはこのバンドが超変形(長軸と短軸の比が2:1に近いラグビーボール型変形)を有することを示唆した。cranked Hartee Fock Bogoliubov計算により、このバンドの性質を調べ、多粒子,多空孔配位であることを確かめた。

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:5 パーセンタイル:56.05(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

On-line diffusion tracing in Li ionic conductors by the short-lived radioactive beam of $$^{8}$$Li

Jeong, S.-C.*; 片山 一郎*; 川上 宏金*; 渡辺 裕*; 石山 博恒*; 今井 伸明*; 平山 賀一*; 宮武 宇也; 左高 正雄; 須貝 宏行; et al.

Japanese Journal of Applied Physics, 47(8), p.6413 - 6415, 2008/08

 被引用回数:5 パーセンタイル:72.85(Physics, Applied)

非破壊的方法によるリチウムイオン伝導体中でのオンライン拡散計測法を確立した。トレーサーとして、短寿命核$$^{8}$$Liのパルスビームを用い、LiGa中に注入した。インプラントされた$$^{8}$$Liからの$$alpha$$粒子放出強度の時間依存性を調べることで精度の高いリチウムイオンの拡散測定が行える。今回の測定によりLiGaのリチウム欠乏$$beta$$相中でのリチウム空孔の秩序化を、拡散係数の変化から初めて見いだすことができた。

論文

KEKCB electron cyclotron resonance charge breeder at TRIAC

今井 伸明*; Jeong, S.-C.*; 小柳津 充広*; 新井 重昭*; 渕 好秀*; 平山 賀一*; 石山 博恒*; 宮武 宇也; 田中 雅彦*; 岡田 雅之*; et al.

Review of Scientific Instruments, 79(2), p.02A906_1 - 02A906_3, 2008/02

 被引用回数:12 パーセンタイル:41.29(Instruments & Instrumentation)

KEKCBは、18GHzの電子共鳴型(ECR)イオン源で、タンデムに設置された短寿命核分離加速実験装置(TRIAC)の一部として、上流で生成され質量分離された短寿命原子核の1+イオンを、ビーム軸上のECRプラズマに入射することで、多価のイオンへその場変換する装置である。これまでの開発研究によって、クリプトン,キセノン等のガス状元素やバリウム,インジウム等の非ガス状元素に対して、質量/電荷比が7以下の多価イオンにまで変換する効率を、それぞれ7%, 2%にまで向上することができた。また、短寿命な同位元素による測定と比較することで、この変換効率は、1秒程度の半減期を持つ同位元素に対しては、変わらないことを確かめた。従来見られていた出力ビーム中のバックグランドは、プラズマ壁及び電極の全アルミ化,高圧純水洗浄等により、10$$^{8}$$ppsから600ppsにまで落とすことができた。

論文

Diffusion of $$^{8}$$Li short-lived radiotracer in Li ionic conductors of NaTl-type intermetallic compounds

須貝 宏行; 左高 正雄; 岡安 悟; 市川 進一; 西尾 勝久; 光岡 真一; 仲野谷 孝充; 長 明彦; 佐藤 哲也; 橋本 尚志; et al.

Defect and Diffusion Forum, 273-276, p.667 - 672, 2008/00

A non-destructive and on-line diffusion tracing in Li ionic conductors has been successfully conducted by using the short-lived $$alpha$$-emitting radiotracer of $$^{8}$$Li. The radiotracers produced as an energetic and pulsed ion beam are implanted into the Li ionic conductor of NaTl-type intermetallic compounds ($$beta$$-LiAl, $$beta$$-LiGa, and $$beta$$-LiIn). The $$alpha$$-particles survived on their passage from the position emitted by the diffusing $$^{8}$$Li to the surface of the specimen are measured as a function of time. The diffusion coefficients of Li obtained for the NaTl-type intermetallic compounds with different Li compositions are quantitatively discussed in terms of the interaction between the structural defects in the specimen and Li.

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:30 パーセンタイル:13.18(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。

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