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The $$^{59}$$Fe(n,$$gamma$$)$$^{60}$$Fe cross section from the surrogate ratio method and its effect on the $$^{60}$$Fe nucleosynthesis

Yan, S. Q.*; Li, X. Y.*; 西尾 勝久; Lugaro, M.*; Li, Z. H.*; 牧井 宏之; Pignatari, M.*; Wang, Y. B.*; Orlandi, R.; 廣瀬 健太郎; et al.

Astrophysical Journal, 919(2), p.84_1 - 84_7, 2021/10


The long-lived $$^{60}$$Fe (with a half-life of 2.62 Myr) is a crucial diagnostic of active nucleosynthesis in the Milky Way galaxy and in supernovae near the solar system. The neutron-capture reaction $$^{59}$$Fe(n,$$gamma$$)$$^{60}$$Fe on $$^{59}$$Fe (half-life=44.5 days) is the key reaction for the production of $$^{60}$$Fe in massive stars. This reaction cross section has been previously constrained by the Coulomb dissociation experiment, which offered partial constraint on the E1 $$gamma$$-ray strength function but a negligible constraint on the M1 and E2 components. In this work, for the first time, we use the surrogate ratio method to experimentally determine the $$^{59}$$Fe(n,$$gamma$$)$$^{60}$$Fe cross sections in which all the components are included. We derived a Maxwellian-averaged cross section of 27.5$$pm$$3.5 mb at $$kT$$ = 30 keV and 13.4$$pm$$1.7 mb at $$kT$$ = 90 keV, roughly 10%-20% higher than previous estimates. We analyzed the impact of our new reaction rates in nucleosynthesis models of massive stars and found that uncertainties in the production of $$^{60}$$Fe from the $$^{59}$$Fe(n,$$gamma$$)$$^{60}$$Fe rate are at most 25$$%$$. We conclude that stellar physics uncertainties now play a major role in the accurate evaluation of the stellar production of $$^{60}$$Fe.


The $$^{95}$$Zr($$n, gamma$$)$$^{96}$$Zr cross section from the surrogate ratio method and its effect on $$s$$-process nucleosynthesis

Yan, S. Q.*; Li, Z. H.*; Wang, Y. B.*; 西尾 勝久; Lugaro, M.*; Karakas, A. I.*; 牧井 宏之; Mohr, P.*; Su, J.*; Li, Y. J.*; et al.

Astrophysical Journal, 848(2), p.98_1 - 98_8, 2017/10

 被引用回数:3 パーセンタイル:13.13(Astronomy & Astrophysics)

The $$^{95}$$Zr($$n, gamma$$)$$^{96}$$Zr reaction cross section is crucial in the modelling of $$s$$-process nucleosynthesis in asymptotic giant branch stars because it controls the operation of the branching point at the unstable $$^{95}$$Zr and the subsequent production of $$^{96}$$Zr. We have carried out the measurement of the $$^{90}$$Zr($$^{18}$$O,$$^{16}$$O) and $$^{94}$$Zr($$^{18}$$O,$$^{16}$$O) reactions and obtained the $$gamma$$-decay probability ratio of $$^{92}$$Zr$$^{*}$$ and $$^{96}$$Zr$$^{*}$$ to determine the $$^{95}$$Zr($$n, gamma$$)$$^{96}$$Zr reaction cross sections with the surrogate ratio method. We tested our deduced maxwellian-averaged cross section in stellar models with masses between 2 and 6 $$M_{odot}$$ and metallicities 0.014 and 0.03. The largest changes - up 80 % variations in $$^{96}$$Zr - are seen in the models of 3-4 $$M_{odot}$$, where the $$^{22}$$Ne neutron source is mildly activated. The new rate can still provide a match to data from meteoritic stardust silicon carbide grains, provided the maximum mass of the parent stars is below 4 $$M_{odot}$$, for a metallicity of 0.03.


Reanalysis of the ($$J$$ = 5) state at 592 keV in $$^{180}$$Ta and its role in the $$nu$$-process nucleosynthesis of $$^{180}$$Ta in supernovae

早川 岳人; Mohr, P.*; 梶野 敏貴*; 千葉 敏; Mathews, G. J.*

Physical Review C, 82(5), p.058801_1 - 058801_4, 2010/11

 被引用回数:11 パーセンタイル:61.84(Physics, Nuclear)



Photodisintegration cross section measurements on $$^{186}$$W, $$^{187}$$Re and $$^{188}$$Os; Implications for the Re-Os cosmochronology

静間 俊行; 宇都宮 弘章*; Mohr, P.*; 早川 岳人; 後神 進史*; 牧永 あや乃*; 秋宗 秀俊*; 山県 民穂*; 太田 雅久*; 大垣 英明*; et al.

Physical Review C, 72(2), p.025808_1 - 025808_9, 2005/08

 被引用回数:38 パーセンタイル:88.71(Physics, Nuclear)

産業技術総合研究所のレーザー逆コンプトン$$gamma$$線を用いて、$$^{186}$$W, $$^{187}$$Re, $$^{188}$$Os核の光核反応実験を行い、中性子放出のしきい値エネルギー近傍の詳細な断面積を測定した。得られた実験データと核統計模型による計算値との比較を行い、良い一致が得られた。$$^{187}$$Os核には、励起エネルギー9.75keVに第一励起状態が存在しており、元素合成過程の高温状態下では、この状態が強く生成されていたと考えられる。そこで、今回得た光核反応$$^{188}$$Os($$gamma,n$$)の断面積データを用いて、$$^{187}$$Os第一励起状態からの中性子捕獲反応断面積の評価を行い、Re-Os宇宙時計に適用した。


Photoneutron cross section measurements on $$^{186}$$W, $$^{187}$$Re and $$^{188}$$Os for cosmochronology

静間 俊行; 宇都宮 弘章*; 後神 進史*; Mohr, P.*; 早川 岳人; 牧永 あや乃*; 原 かおる*; 大垣 英明*; Lui, Y.-W.*; Goriely, S.*

Nuclear Physics A, 758, p.561c - 564c, 2005/07

産業技術総合研究所のレーザー逆コンプトン$$gamma$$線を用いて、$$^{186}$$W, $$^{187}$$Re, $$^{188}$$Os核に対する光核反応断面積の精密測定を行った。Hauser-Feshbach核統計模型に基づき、逆過程である$$^{185}$$W, $$^{186}$$Re及び$$^{187}$$Os核の中性子捕獲反応断面積を評価した。s過程分岐点核$$^{185}$$W, $$^{186}$$Re及び$$^{187}$$Osの第一励起状態からの中性子捕獲のs過程に対する寄与について明らかにした。さらに、この結果を、$$^{187}$$Re-$$^{187}$$Os宇宙時計に適用し、元素合成時からの年代について議論する。


$$s$$-process branching at $$^{185}$$W revised

Mohr, P.*; 静間 俊行; 植田 裕康*; 後神 進史*; 牧永 あや乃*; 原 かおる*; 早川 岳人; Lui, Y.-W.*; 大垣 英明*; 宇都宮 弘章*

Physical Review C, 69(3), p.032801_1 - 032801_4, 2004/03

 被引用回数:31 パーセンタイル:83.47(Physics, Nuclear)



Alpha-decay rates of Yb and Gd in solar-neutrino detectors

藤原 守; 川畑 貴裕*; Mohr, P.*

Journal of Physics G; Nuclear and Particle Physics, 28(4), p.643 - 648, 2002/04

 被引用回数:13 パーセンタイル:59.77(Physics, Nuclear)




早川 岳人; 千葉 敏; 梶野 敏貴*; Mathews, G. J.*; Mohr, P.*

no journal, , 

われわれは$$^{180}$$Taの核構造(励起状態,$$gamma$$遷移確率)及び、超新星ニュートリノ過程と遅い中性子捕獲反応過程に対する影響を議論する。$$^{180}$$Taの基底状態は約8時間の半減期でベータ崩壊するが、一方で77keVの励起エネルギーに準安定なアイソマーが存在する。恒星の中の高温な環境下では、基底状態とアイソマーは高励起状態を経由した($$gamma$$, $$gamma$$')反応によってリンクしている。

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