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論文

Spectroscopy of strongly deformed $$^{32}$$Ne by proton knockout reactions

Murray, I.*; MacCormick, M.*; Bazin, D.*; Doornenbal, P.*; 青井 考*; 馬場 秀忠*; Crawford, H. L.*; Fallon, P.*; Li, K.*; Lee, J.*; et al.

Physical Review C, 99(1), p.011302_1 - 011302_7, 2019/01

 パーセンタイル:100(Physics, Nuclear)

理化学研究所のRI Beam Factory(RIBF)にて中性子過剰核$$^{32}$$Neの低励起状態を1陽子あるいは2陽子ノックアウト反応によって生成し、そこからの脱励起ガンマ線の測定によって、エネルギー準位を構築した。1410(15)keVのガンマ線を初めて測定し、反応断面積の系統性などから$$4^+_1$$から$$2^+_1$$への遷移に対応すると提案した。既に知られている$$2^+_1$$準位を用いて、$$4^+_1$$$$2^+_1$$の励起エネルギー比2.99(6)が得られた。この値は、回転スペクトルの値に近く、$$^{32}$$Neは強く変形していることがわかった。この実験結果は、大規模殻模型計算の結果とよく一致した。

論文

Neutron-hole states in $$^{131}$$Sn and spin-orbit splitting in neutron-rich nuclei

Orlandi, R.; Pain, S. D.*; Ahn, S.*; Jungclaus, A.*; Schmitt, K. T.*; Bardayan, D. W.*; Catford, W. N.*; Chapman, R.*; Chipps, K. A.*; Cizewski, J. A.*; et al.

Physics Letters B, 785, p.615 - 620, 2018/10

 被引用回数:1 パーセンタイル:100(Astronomy & Astrophysics)

Low-lying neutron-hole states in $$^{131}$$Sn were populated via the $$^{132}$$Sn(d,t) reaction at Oak Ridge National Laboratory. The triton angular distributions were compared to DWBA calculations and revealed spectroscopic factors compatible with a single-hole nature of the states populated. The data permit to determine the spin-orbit splitting of the strongly bound $$d_{3/2}$$ and $$d_{5/2}$$ neutron orbits below the shell gap, which was compared to the splitting of the weakly bound 3$$p$$ and 2$$f$$ orbits above the gap. The comparison revealed a smaller energy splitting of the 3$$p$$ orbits. All splittings were reproduced using Woods-Saxon calculations, and the lower splitting of the 3$$p$$ orbits was explained to arise from the large radial extent of the wavefunction and small value of the amplitude at the surface. This result is important to understand at a fundamental level the spin-orbit interaction, and its effects on neutron-rich nuclei.

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

 被引用回数:1 パーセンタイル:71.43(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

Shell evolution beyond $$Z$$=28 and $$N$$=50; Spectroscopy of $$^{81,82,83,84}$$Zn

Shand, C. M.*; Podoly$'a$k, Zs.*; G$'o$rska, M.*; Doornenbal, P.*; Obertelli, A.*; Nowacki, F.*; Otsuka, T.*; Sieja, K.*; Tostevin, J. A.*; Tsunoda, T.*; et al.

Physics Letters B, 773, p.492 - 497, 2017/10

 被引用回数:8 パーセンタイル:17.48(Astronomy & Astrophysics)

Low-lying states in neutron-rich $$^{81,82.83.84}$$Zn nuclei were measured for the first time via in-beam $$gamma$$-ray spectroscopy at RIKEN. These include the 4$$_1^+$$ to 2$$_1^+$$ in $$^{82}$$Zn and the 2$$_1^+$$ to 0$$_1^+$$ and 4$$_1^+$$ to 2$$_1^+$$ in $$^{84}$$Zn. The reduced E($$2^+$$) energies and increased E(4$$^+$$)/E(2$$^+$$) ratios at $$N$$=52,54 compared to $$^{80}$$Zn attest that the magicity is confined just on the neutron number $$N$$=50 only. The levels observed in $$^{84}$$Zn suggest the onset of deformation towards heavier Zn isotopes. The data were compared to state-of-the-art shell model calculations.

論文

$$gamma$$ decay of unbound neutron-hole states in $$^{133}$$Sn

Vaquero, V.*; Jungclaus, A.*; Doornenbal, P.*; Wimmer, K.*; Gargano, A.*; Tostevin, J. A.*; Chen, S.*; N$'a$cher, E.*; Sahin, E.*; 志賀 慶明*; et al.

Physical Review Letters, 118(20), p.202502_1 - 202502_5, 2017/05

 被引用回数:8 パーセンタイル:18(Physics, Multidisciplinary)

Excited states in $$^{133}$$Sn were populated following one-neutron knockout reaction from an unstable $$^{134}$$Sn beam at the RIBF laboratory in RIKEN. In addition to the already known $$gamma$$ rays, additional $$gamma$$ strength was observed for the first time in the excitation-energy range 3.5-5.5 MeV. Since the neutron separation energy of $$^{133}$$Sn is low, this observation provides direct evidence for the radioactive decay of neutron-unbound states in this nucleus. The ability of $$gamma$$ decay to compete with neutron emission was attributed to a mismatch between the wave functions of the initial and final states in the neutron emission case. These findings suggest that in the region south-east of $$^{132}$$Sn, nuclear structure effects play a significant role in the decay of unbound states, which are instead usually ignored in the evaluation of neutron-emission probabilities in astrophysical simulations.

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

 被引用回数:7 パーセンタイル:17.48(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

One-neutron pickup into $$^{49}$$Ca; Bound neutron $$g_{9/2}$$ spectroscopic strength at $$N$$ = 29

Gade, A.*; Tostevin, J. A.*; Bader, V. M.*; Baugher, T.*; Bazin, D.*; Berryman, J. S.*; Brown, B. A.*; Hartley, D. J.*; Lunderberg, E.*; Recchia, F.*; et al.

Physical Review C, 93(3), p.031601_1 - 031601_5, 2016/03

AA2015-0859.pdf:0.32MB

 被引用回数:6 パーセンタイル:30.41(Physics, Nuclear)

中性子過剰カルシウム同位体では、最近、中性子数34の魔法数が発見されるなど、その殻構造が大きな注目を集めている。中性子の$$pf$$軌道の上には$$g_{9/2}$$軌道があるはずであるが、これまでその位置に関する明確な実験データが存在しなかった。ミシガン州立大のサイクロトロン施設を用いて行われた本研究では、$$^{48}$$Caビームを$$^{12}$$Cにあてる重イオン反応と脱励起$$gamma$$線測定を組み合わせることによって、$$^{49}$$Caの4.018-MeV状態の分光学的因子を精度よく得ることに成功した。重イオン反応によって高角運動量状態の断面積を増大させ、脱励起$$gamma$$線を測定することによって反応データだけでは分離できない$$f_{5/2}$$状態を分離することが可能になったためである。この実験によって、4.018-MeV状態は比較的大きな分光学的因子を持つことがわかり、殻模型計算の予言が確かめられた。

論文

Observation of a $$p$$-wave one-neutron halo configuration on $$^{37}$$Mg

小林 信之*; 中村 隆司*; 近藤 洋介*; Tostevin, J. A.*; 宇都野 穣; 青井 考*; 馬場 秀忠*; Barthelemy, R.*; Famiano, M. A.*; 福田 直樹*; et al.

Physical Review Letters, 112(24), p.242501_1 - 242501_5, 2014/06

 被引用回数:45 パーセンタイル:5.82(Physics, Multidisciplinary)

軽い中性子過剰核では束縛線限界近くにハローと呼ばれる1あるいは2中性子が空間的に非常に広がった構造を持つことが知られているが、重くなってくると一般に軌道角運動量が大きくなり、変形も発達するためハローが存在するかどうかは不明だった。本論文では、非常に中性子過剰なマグネシウム同位体$$^{37}$$Mgの核力およびクーロン分解反応実験を理化学研究所RIBFにて行い、マグネシウム同位体でも$$p$$波と考えられるハローを持つことを初めて明らかにした。本実験では、炭素標的と鉛標的の断面積の差から、ハロー構造に敏感なクーロン力による分解反応の断面積を引き出すとともに、脱励起$$gamma$$線の測定によって、$$^{36}$$Mgの基底状態へ遷移する断面積も引き出した。実験値を大規模殻模型計算の結果と比較したところ、$$^{37}$$Mgの基底状態は$$^{36}$$Mgの基底状態に$$p$$波中性子が付いた波動関数が40%程度占め、その$$p$$波成分がハロー構造を生み出していることがわかった。

論文

Deformation-driven $$p$$-wave halos at the drip-line; $$^{31}$$Ne

中村 隆司*; 小林 信之*; 近藤 洋介*; 佐藤 義輝*; Tostevin, J. A.*; 宇都野 穣; 青井 考*; 馬場 秀忠*; 福田 直樹*; Gibelin, J.*; et al.

Physical Review Letters, 112(14), p.142501_1 - 142501_5, 2014/04

 被引用回数:28 パーセンタイル:11.56(Physics, Multidisciplinary)

理化学研究所RIBFを用いて中性子過剰核$$^{31}$$Neの1中性子分離反応実験を行い、理論計算との比較から、$$^{31}$$Neが$$p$$波ハロー(一部の中性子が核内に局在せず、空間的に極めて広がっていること)を持つことを明らかにした。この実験では、ターゲットとしてクーロン分離反応が優位な鉛と核力分離反応が優位な炭素の両方を用いるとともに、脱励起$$gamma$$線も測定することによって、包括的な断面積のみならず、$$^{30}$$Neの基底状態への直接遷移のクーロン分解断面積を決めることに成功した。その実験結果を殻模型計算と比較した結果、$$^{31}$$Neの基底状態は、$$^{30}$$Neの基底状態に$$p$$波の中性子が付加されている確率が大きく、その中性子はハローになるという特異な構造を持つことがわかった。それは、変形による$$p$$波と$$f$$波の配位混合と、$$^{31}$$Neが極めて弱く束縛されていることの両面によるものであると考えられる。

論文

Two-proton knockout from $$^{32}$$Mg; Intruder amplitudes in $$^{30}$$Ne and implications for the binding of $$^{29,31}$$F

Fallon, P.*; Rodriguez-Vieitez, E.*; Macchiavelli, A. O.*; Gade, A.*; Tostevin, J. A.*; Adrich, P.*; Bazin, D.*; Bowen, M.*; Campbell, C. M.*; Clark, R. M.*; et al.

Physical Review C, 81(4), p.041302_1 - 041302_5, 2010/04

 被引用回数:33 パーセンタイル:9.5(Physics, Nuclear)

ミシガン州立大学の超伝導サイクロトロン研究所にて、不安定核$$^{32}$$MgビームをBe標的に当てることによって$$^{30}$$Neが生成される断面積を測定し、その脱励起$$gamma$$線を測定した。$$^{30}$$Neの4$$^+$$と見られる状態を初めて観測するとともに、その断面積から、$$^{30}$$Neの核構造の情報を引き出した。この領域で標準的な核構造計算である、SDPF-M相互作用を用いたモンテカルロ殻模型計算による分光学的因子をグラウバー模型に代入して包括的断面積を計算したところ、実験値を過大評価した。核構造の観点からその原因について考察したところ、$$^{30}$$Ne核では従来考えられてきたよりも4粒子4空孔励起の侵入者配位が多く、それによって$$^{30}$$Neと$$^{32}$$Mgの中性子部分の波動関数との重なりが小さいためであると結論づけた。この増大した4粒子4空孔励起のアイデアは、フッ素同位体において中性子ドリップ線が著しく延びる現象も説明することができる。

論文

$$d_{5/2}$$ proton hole strength in neutron-rich $$^{43}$$P; Shell structure and nuclear shapes near $$N$$=28

Riley, L. A.*; Adrich, P.*; Baugher, T. R.*; Bazin, D.*; Brown, B. A.*; Cook, J. M.*; Cottle, P. D.*; Diget, C. A.*; Gade, A.*; Garland, D. A.*; et al.

Physical Review C, 78(1), p.011303_1 - 011303_5, 2008/07

 被引用回数:22 パーセンタイル:19.07(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、$$^{44}$$Sから1陽子ノックアウト反応の断面積を測定することにより、$$^{43}$$Pの励起状態の構造を研究した。この実験によって、$$5/2^+$$と考えられる多数の励起状態を生成し、それらの生成確率から、分光学的因子を引き出した。その結果、1009keVの励起状態への分光学的因子は特に大きな値となることがわかった。この結果を発表者らの殻模型計算と比較した結果、実験で得られた分光学的因子の分布はテンソル力による殻構造の変化及びそれによる$$^{43}$$Pの変形を示すものであることがわかった。すなわち、殻ギャップがテンソル力によって狭まることで変形しやすくなった結果、一粒子強度関数がより広い励起エネルギーに渡って分散するということを意味したものである。

論文

Single-neutron knockout from intermediate energy beams of $$^{30,32}$$Mg; Mapping the transition into the "island of inversion"

Terry, J. R.*; Brown, B. A.*; Campbell, C. M.*; Cook, J. M.*; Davies, A. D.*; Dinca, D.-C.*; Gade, A.*; Glasmacher, T.*; Hansen, P. G.*; Sherrill, B. M.*; et al.

Physical Review C, 77(1), p.014316_1 - 014316_12, 2008/01

 被引用回数:57 パーセンタイル:5.07(Physics, Nuclear)

ミシガン州立大学サイクロトロンにて、中性子過剰核$$^{30,32}$$Mgビームからの一粒子ノックアウト反応の断面積を測定した。その結果、$$^{32}$$Mgからのノックアウト反応により$$^{31}$$Mgの状態が多数観測され、負パリティ状態と考えられている状態を直接生成する断面積が大きいことがわかった。このことは、$$^{32}$$Mgの基底状態の波動関数に負パリティを持つpf軌道に中性子が励起した状態が相当含まれていないと説明されないことを意味し、モンテカルロ殻模型などが予言する2粒子2空孔励起の描像を強く支持するものである。さらに、この実験結果からスペクトロスコピック因子を引き出し、原子力機構でなされたモンテカルロ殻模型計算と比較したところ、両者の良い一致が得られた。すなわち、この「逆転の島」領域における殻模型の妥当性が示された。

論文

Spectroscopy of $$^{36}$$Mg; Interplay of normal and intruder configurations at the neutron-rich boundary of the "Island of Inversion"

Gade, A.*; Adrich, P.*; Bazin, D.*; Bowen, M. D.*; Brown, B. A.*; Campbell, C. M.*; Cook, J. M.*; Ettenauer, S.*; Glasmacher, T.*; Kemper, K. W.*; et al.

Physical Review Letters, 99(7), p.072502_1 - 072502_4, 2007/08

 被引用回数:66 パーセンタイル:8.54(Physics, Multidisciplinary)

中性子数20付近の中性子過剰核では魔法数が消滅することが知られており、その領域の大きさは15年ほど前に「逆転の島」として予言された。「逆転の島」が生じるメカニズムについては諸説あったが、われわれの提唱する、殻進化による殻ギャップの狭まりという概念が有力な候補の一つである。そのメカニズムの是非を分ける一つの実験的手段として、もともと提唱された逆転の島領域を超え、より中性子過剰核でも魔法数が消滅するかどうかを調べるのが有力な方法である。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、$$^{38}$$Siからの2陽子ノックアウト反応により、$$^{36}$$Mgの励起状態を初めて観測した結果を報告したものである。$$gamma$$線分光のデータから、この核の第一励起状態は660keVであることが初めてわかり、機構で計算されたモンテカルロ殻模型計算の予言値に近いことがわかった。また、反応断面積の解析から、魔法数が消滅する配位が基底状態の約半分を占めることがわかり、これも計算の予言と一致した。この計算だけが正しく実験値を予言したものであり、中性子過剰核における殻進化という概念を支持することとなった。

論文

Direct evidence for the onset of intruder configurations in neutron-rich Ne isotopes

Terry, J. R.*; Basin, D.*; Brown, B. A.*; Campbell, C. M.*; Church, J. A.*; Cook, J. M.*; Davies, A. D.*; Dinca, D.-C.*; Enders, J.*; Gade, A.*; et al.

Physics Letters B, 640(3), p.86 - 90, 2006/09

 被引用回数:50 パーセンタイル:6.43(Astronomy & Astrophysics)

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、中性子過剰核$$^{28}$$Neの一中性子ノックアウト反応により、$$^{27}$$Neの低励起状態を探索した。その結果、885keVの765keVの二つの励起状態が見つかった。中性子数20の魔法数が良いと仮定したsd殻模型計算では、この原子核では中性子分離エネルギーまでに一つしか励起状態がないとされるため、少なくともこれらのうち一つは魔法数を規定する20の殻ギャップを超えて中性子が励起した状態と結論づけられる。原子力機構で行ったモンテカルロ殻模型計算によると、中性子数20の殻ギャップがNe同位体ではかなり縮まるため、1粒子1空孔励起した配位が主である負パリティ状態が1MeV以下の低い励起エネルギーに出現することが予言されている。この実験結果はまさにそのような状態が存在することを示したものであり、Neにおける殻ギャップについて大きな知見を与えた。

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