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論文

Conclusive evidence of magnetic rotational band in $$^{57}$$Fe; Extending the shears mechanism to the $$fp$$ shell orbital

Basu, S.*; Mukherjee, G.*; 宇都野 穣; 他32名*

Physics Letters B, 868, p.139642_1 - 139642_5, 2025/09

https://doi.org/10.1016/j.physletb.2025.139642
 被引用回数：1 パーセンタイル：74.26(Astronomy & Astrophysics)

インドのVariable Energy Cyclotron Centreにて$$^{57}$$Feの高スピン励起状態を生成し、そこからの脱励起ガンマ線を観測した。3136keVの$$15/2^-$$状態の上に$$23/2^-$$までの$$Delta I = 1$$のバンドが存在し、その$$B(M1)$$値が大きいこともわかった。そこから磁気回転バンドの存在が確かめられた。$$fp$$殻をバレンス殻にとった殻模型計算を行った結果、この磁気回転バンドは出現しないことがわかり、そこから得られた磁気回転バンドは$$g_{9/2}$$軌道へ2個励起した状態が主であると推測された。

論文

Modification of single-hole-like states by configuration mixing in $$^{99-131}$$In

Patel, D.*; Srivastava, P. C.*; 清水 則孝*; 宇都野 穣

Physical Review C, 111(6), p.064303_1 - 064303_13, 2025/06

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.111.064303
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.00

In同位体は陽子数50の魔法数から1つだけ少ない陽子数をもつため、陽子の一粒子エネルギーを強く反映しているとされている。これらの同位体に対し、大規模殻模型計算を行った結果、これまでは重要でないと考えられていた$$p_{3/2}$$軌道や$$f_{5/2}$$軌道の配位混合が第一励起準位を正しく得るのに大きな役割を果たすことがわかった。最近測定された磁気モーメント、四重極モーメントや、分光学的因子もよく再現されるとともに、この描像がよく成り立つことがわかった。

論文

Prevailing triaxial shapes in atomic nuclei and a quantum theory of rotation of composite objects

大塚 孝治*; 角田 佑介*; 清水 則孝*; 宇都野 穣; 阿部 喬*; 上野 秀樹*

European Physical Journal A, 61(5), p.126_1 - 126_45, 2025/05

https://doi.org/10.1140/epja/s10050-025-01553-1
 被引用回数：2 パーセンタイル：97.10(Physics, Nuclear)

準粒子真空殻模型計算とよばれる大規模殻模型計算によって、質量数160領域の原子核の核構造計算を行い、その形状を得た。従来、この領域の原子核は軸対称変形した回転楕円体であるとされてきたが、軸対称姓が破れ、三軸非対称であることがわかった。この描像によって、ガンマバンドからの$$B(E2)$$値を系統的によく再現することに成功した。また、量子論に基づいて、変形した物体が回転バンドを生じるメカニズムを与えた。

論文

Excited states in the neutron rich nuclei $$^{46}$$S and $$^{47}$$S

Begala, M.*; 宇都野 穣; 他85名*

Acta Physica Polonica B; Proceedings Supplement, 18(2), p.2-A17_1 - 2-A17_7, 2025/04

https://doi.org/10.5506/APhysPolBSupp.18.2-A17
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Physics, Multidisciplinary)

理化学研究所RIBFにて中性子過剰核$$^{46}$$Sと$$^{47}$$Sの励起状態を生成し、そこからの脱励起ガンマ線を観測した。$$^{46}$$Sについては新たに1500keV、2700keVのガンマ線を、$$^{47}$$Sについても1本のガンマ線を観測した。今後殻模型計算との比較から、どの状態が観測されたのかなどについて議論する予定である。

論文

In-beam $$gamma$$-ray spectroscopy toward the proton dripline; The Curious case of $$^{32}$$Ar

Beck, T.*; 宇都野 穣; 他13名*

Physical Review C, 111(4), p.044306_1 - 044306_7, 2025/04

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.111.044306
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Physics, Nuclear)

米国超伝導サイクロトロン研究所にて陽子過剰な不安定核$$^{32}$$Arのインビームガンマ線分光実験を行い、新たに1900keVの脱励起ガンマ線を見つけた。これは3767(5)keVの励起準位が存在することを表す。この原子核の鏡像核である$$^{32}$$Siで最も近い励起準位は4231(1)keVであり、この2つの原子核のペアにおける鏡像対称性が著しく破れていることがわかった。殻模型計算を行った結果、$$sd$$殻から$$pf$$殻に2粒子2空孔励起した状態が多く含まれた状態ではないかと考えられる。

論文

Nuclear structure properties of $$^{193-200}$$Hg isotopes within large-scale shell model calculations

Sahoo, S.*; Srivastava, P. C.*; 清水 則孝*; 宇都野 穣

Physical Review C, 110(2), p.024306_1 - 024306_16, 2024/08

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.110.024306
 被引用回数：2 パーセンタイル：57.54(Physics, Nuclear)

G行列をもとにした有効相互作用であるKHEE相互作用を用いて、$$^{193-200}$$Hgの低励起状態の殻模型計算を行った。偶偶核の$$8^+$$、$$10^+$$、$$12^+$$の励起エネルギーが近いことなど、イラスト状態のエネルギー準位をよく再現した。また、$$2^+$$の電気四重極モーメントが正の値であることも再現し、オブレート変形していることを確かめた。イラスト状態間の$$E2$$遷移が一部強く抑制されているという現象について調べ、配位の変化によるものであることを示した。

論文

Spectroscopy of deeply bound orbitals in neutron-rich Ca isotopes

Li, P. J.*; 宇都野 穣; 吉田 数貴; 他85名*

Physics Letters B, 855, p.138828_1 - 138828_11, 2024/08

https://doi.org/10.1016/j.physletb.2024.138828
 被引用回数：3 パーセンタイル：70.29(Astronomy & Astrophysics)

We report on the first measurement of unbound states in $$^{53}$$Ca and $$^{55}$$Ca, populated from $$^{54,56}$$Ca$$(p,pn)$$ reactions. Orbital angular momentum $$l$$ assignments were extracted from momentum distributions calculated with the distorted wave impulse approximation (DWIA). The resonances at 5516(41) keV in $$^{53}$$Ca and 6000(250) keV in $$^{55}$$Ca indicate a significant $$l$$ = 3 component, providing the first experimental evidence for the $$nu 0f_{7/2}$$ single-particle strength of unbound hole states in the neutron-rich Ca isotopes. The observed excitation energies and cross-sections point towards extremely localized and well separated strength distributions, with some fragmentation for the $$nu 0f_{7/2}$$ orbital in $$^{55}$$Ca. These results are in good agreement with predictions from shell-model calculations using the effective GXPF1Bs interaction and ab initio calculations and diverge markedly from the experimental distributions in the nickel isotones at Z = 28.

論文

Gamma-ray spectroscopy of $$^{55}$$Sc

Zidarova, R.*; 宇都野 穣; 他76名*

Physica Scripta, 99(7), p.075309_1 - 075309_9, 2024/06

https://doi.org/10.1088/1402-4896/ad5594
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Physics, Multidisciplinary)

理化学研究所のRIビームファクトリーにて$$^{56}$$Sc($$p$$,$$pn$$)$$^{55}$$Sc反応によって$$^{55}$$Scの励起状態を生成し、そこからの脱励起ガンマ線の放出を測定することによってその原子核のエネルギー準位を構築した。1510(30)keVの励起準位など、いくつかの新しい準位を見つけた。その結果を大規模殻模型計算の結果と比較し、ガンマ崩壊様式を考慮した結果、1510(30)keVの準位は$$7/2^-$$の可能性が高いことがわかった。

論文

New isomeric transition in $$^{36}$$Mg; Bridging the $$N = 20$$ and $$N = 28$$ islands of inversion

Madurga, M.*; Christie, J. M.*; Xu, Z.*; Grzywacz, R.*; Poves, A.*; King, T.*; Allmond, J. M.*; Chester, A.*; Cox, I.*; Farr, J.*; et al.

Physical Review C, 109(6), p.L061301_1 - L061301_6, 2024/06

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.109.L061301
 被引用回数：2 パーセンタイル：57.54(Physics, Nuclear)

ミシガン州立大学の国立超伝導サイクロトロン研究所にて$$^{48}$$Caからのフラグメンテーション反応によって中性子過剰核$$^{36}$$Mgを生成、分離し、そのアイソマーを探した。その結果、168keVのガンマ線を出して$$2^+$$に半減期約90nsで脱励起するアイソマーを発見した。その性質を議論するため、大規模殻模型計算の結果と比較した。Mg同位体では中性子数20から28領域にかけて広く変形核となることが知られているが、理論的には、前者の領域は$$sd$$殻から2個の中性子が励起することによって変形し、後者の領域は中性子数28の殻ギャップからの中性子励起によって変形する。$$^{36}$$Mgはその中間に位置し、両者の状態が近くに存在することで、励起エネルギーの低い$$0^+$$が出現すると理解される。

論文

Large-scale shell model study of $$beta^-$$decay properties of $$N$$ = 126, 125 nuclei; Role of Gamow-Teller and first-forbidden transitions in the half-lives

Kumar, A.*; 清水 則孝*; 宇都野 穣; Yuan, C.*; Srivastava, P. C.*

Physical Review C, 109(6), p.064319_1 - 064319_18, 2024/06

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.109.064319
 被引用回数：7 パーセンタイル：93.15(Physics, Nuclear)

極めて中性子の多い、中性子数126、125原子核の半減期はr過程元素合成の第3ピークに大きな影響を与えることが知られているが、その測定は未だに限られている。本研究ではこれらの半減期を大規模殻模型計算によって求めた。G行列をもとにしたKHHE相互作用を用い、ガモフテラー遷移と第一禁止遷移による半減期を系統的に得た。安定核近傍の実験値をよく再現することを確かめた。安定核付近では陽子が$$h_{11/2}$$軌道を多く占めているために、ガモフテラー遷移が強く抑制されるが、陽子数の減少とともにその寄与が主になることを予言した。

論文

Low spin spectroscopy of neutron-rich $$^{43,44,45}$$Cl via $$beta^-$$ and $$beta n$$ decay

Tripathi, V.*; Bhattacharya, S.*; Rubino, E.*; Benetti, C.*; Perello, J. F.*; Tabor, S. L.*; Liddick, S. N.*; Bender, P. C.*; Carpenter, M. P.*; Carroll, J. J.*; et al.

Physical Review C, 109(4), p.044320_1 - 044320_15, 2024/04

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.109.044320
 被引用回数：2 パーセンタイル：57.54(Physics, Nuclear)

ミシガン州立大学の国立超伝導サイクロトロン研究所において$$^{48}$$Caのフラグメンテーション反応によって中性子過剰核$$^{43,45}$$Sを生成し、そこからのベータ崩壊および遅発中性子放出ベータ崩壊によって$$^{43,44,45}$$Clの励起状態を得た。得られた実験データをSDPFSDG-MU相互作用を用いた大規模殻模型計算と比較し、よい一致を得た。

論文

Onset of collectivity for argon isotopes close to $$N=32$$

Linh, B. D.*; Corsi, A.*; Gillibert, A.*; Obertelli, A.*; Doornenbal, P.*; Barbieri, C.*; Duguet, T.*; G$'o$mez-Ramos, M.*; Holt, J. D.*; Hu, B. S.*; et al.

Physical Review C, 109(3), p.034312_1 - 034312_15, 2024/03

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.109.034312
 被引用回数：3 パーセンタイル：70.29(Physics, Nuclear)

理化学研究所RIビームファクトリーにて中性子過剰核$$^{50}$$Arビームからの1中性子ノックアウト反応実験を行い、$$^{49}$$Arのエネルギー準位および分光学的因子を導出した。特に、第一励起状態の$$1/2^-$$への分光学的因子が大きいことから、始状態の$$^{50}$$Arの基底状態において中性子が$$p_{1/2}$$軌道を多く占めていることがわかった。これは、中性子数32がよい魔法数として知られる$$^{52}$$Caとは異なった性質であり、カルシウムからアルゴンへと陽子が2個減ることで閉殻構造が大きく崩れることが明らかになった。

論文

Observation of collective modes of excitations in $$^{59}$$Co, $$^{59}$$Ni, and $$^{61}$$Co and the influence of the $$g_{9/2}$$ orbital

Ajayi, S.*; Tripathi, V.*; Rubino, E.*; Bhattacharya, S.*; Baby, L. T.*; Lubna, R. S.*; Benetti, C.*; Wibisono, C.*; Wheeler, M. B.*; Tabor, S. L.*; et al.

Physical Review C, 109(1), p.014305_1 - 014305_21, 2024/01

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.109.014305
 被引用回数：1 パーセンタイル：35.22(Physics, Nuclear)

フロリダ州立大学のタンデム加速器にて$$^{59}$$Co, $$^{59}$$Niと$$^{61}$$Coの励起状態を生成し、そこからの脱励起ガンマ線からエネルギー準位を得た。$$^{59}$$Coについては$$31/2^{(+)}$$までの、$$^{59}$$Niについては$$(41/2^+)$$までの高スピン状態が得られた。これらの結果を$$pf$$殻から$$g_{9/2}$$-$$d_{5/2}$$軌道に1個までの励起を許す大規模殻模型計算と比較した結果、スピンがかなり大きなもの以外のイラスト状態の励起エネルギーをよく再現した。再現できなかった高スピン状態は、多粒子多空孔励起が主であると考えられる。また、殻模型計算からは、これらの高スピン状態のいくつかは$$M1$$遷移強度が強い$$M1$$バンドと考えられる。

論文

Photoneutron emission cross sections for $$^{13}$$C

宇都宮 弘章*; Goriely, S.*; 木村 真明*; 清水 則孝*; 宇都野 穣; Tveten, G. M.*; Renstr${o}$m, T.*; 有泉 高志*; 宮本 修治*

Physical Review C, 109(1), p.014617_1 - 014617_7, 2024/01

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.109.014617
 被引用回数：2 パーセンタイル：57.54(Physics, Nuclear)

ニュースバルのレーザー逆コンプトン散乱光を使って、$$^{13}$$Cの光中性子放出断面積を測定した。これまで実験的な不定性が大きかった、巨大共鳴の裾にあたるエネルギー領域にピーク構造があることを確認した。その結果を大規模殻模型計算、反対称化分子動力学計算と比較し、このピーク構造を含む、光核反応断面積をよく再現することがわかった。

論文

Systematic shell-model study of $$^{99-129}$$Cd isotopes and isomers in neutron-rich $$^{127-131}$$In isotopes

Patel, D.*; Srivastava, P. C.*; 清水 則孝*; 宇都野 穣

Physical Review C, 109(1), p.014310_1 - 014310_16, 2024/01

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.109.014310
 被引用回数：3 パーセンタイル：70.29(Physics, Nuclear)

大規模殻模型計算を使って、$$^{99-129}$$Cdの奇核のエネルギー準位と$$^{127-131}$$Inで知られている核異性体を計算した。知られている準位構造をよく再現した。さらに、Cd同位体において系統的に測定されている、$$11/2^-_1$$状態の電気的四重極モーメントに着目し、その中性子数に対する変化を調べた。これまでは、対相関が強い極限でよいとされる、セニョリティ描像によってこれらの四重極モーメントの値の変化が理解されてきた。大規模殻模型計算の結果、セニョリティ量子数はよくなく、変形が発達していることがわかった。四重極モーメントの変化は変形した原子核の回転軸方向を特徴づける$$K$$量子数の変化によって理解されるという新しい描像を提示した。

論文

Parity assignment for low-lying dipole states in $$^{58}$$Ni

静間 俊行*; Omer, M.; 早川 岳人*; 湊 太志*; 松葉 俊哉*; 宮本 修治*; 清水 則孝*; 宇都野 穣

Physical Review C, 109(1), p.014302_1 - 014302_7, 2024/01

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.109.014302
 被引用回数：5 パーセンタイル：85.07(Physics, Nuclear)

Low-lying dipole states in the singly closed-shell nucleus $$^{58}$$Ni were studied via nuclear resonance fluorescence experiments using a quasi-monoenergetic, linearly polarized photon beam. The parity quantum numbers of the dipole states were determined by the intensity asymmetry of resonantly scattered $$gamma$$-rays with respect to the polarization plane of the incident photon beam. The electric and magnetic dipole (E1 and M1) strengths at excitation energies between 5.9 and 9.8 MeV were obtained based on dipole strengths taken from literature. The E1 and M1 strength distributions were compared with large-scale shell-model predictions in the $$fp$$-shell using the SDPFSDG-MU interaction.

論文

Electromagnetic moments of the antimony isotopes $$^{112-133}$$Sb

Lechner, S.*; 宮城 宇志*; Xu, Z. Y.*; Bissell, M. L.*; Blaum, K.*; Cheal, B.*; Devlin, C. S.*; Garcia Ruiz, R. F.*; Ginges, J. S. M.*; Heylen, H.*; et al.

Physics Letters B, 847, p.138278_1 - 138278_9, 2023/12

https://doi.org/10.1016/j.physletb.2023.138278
 被引用回数：9 パーセンタイル：86.40(Astronomy & Astrophysics)

不安定核を含むアンチモン同位体$$^{112-133}$$Sbの磁気モーメントと電気的四重極モーメントをレーザー分光を用いて測定した。現象論的な相互作用と有効演算子を用いた殻模型計算によって測定値をよく再現することができた。第一原理に基づいたVS-IMSRG法による殻模型計算では、磁気モーメントは現象論的な有効演算子を用いればよく実験値を再現するものの、電気的四重極モーメントについては有効電荷を用いても現象論的な相互作用を用いた計算ほどには実験値を再現することができなかった。

論文

Evaluations of uncertainties in simulations of propagation of ultrahigh-energy cosmic-ray nuclei derived from microscopic nuclear models

木戸 英治*; 稲倉 恒法*; 木村 真明*; 小林 信之*; 長瀧 重博*; 清水 則孝*; 民井 淳*; 宇都野 穣

Astroparticle Physics, 152, p.102866_1 - 102866_12, 2023/10

https://doi.org/10.1016/j.astropartphys.2023.102866
 被引用回数：3 パーセンタイル：33.61(Astronomy & Astrophysics)

宇宙からは$$10^{20}$$eVにもなる超高エネルギー宇宙線が降ってくるが、その天文学的起源は明らかになっていない。何らかの理由で非常に強く加速された原子核が宇宙背景輻射との相互作用を受け、地球に到達するとされているが、加速された原子核と宇宙背景輻射との相互作用(静止系ではMeV単位のガンマ線との相互作用に相当)が完全にはわかっていないために、もともとの粒子の性質を評価しにくいという問題点があった。この論文では、光核反応模型として、TALYSコードに入っている標準的に使われているものと乱雑位相近似計算によるものを使い、その両者から得られる宇宙線のスペクトルを比較した。その結果、両者には無視できない差があり、光核反応断面積を測定あるいは理論計算によって正確に得る必要があることがわかった。

論文

PANDORA Project for the study of photonuclear reactions below $$A=60$$

民井 淳*; Pellegri, L.*; S$"o$derstr$"o$m, P.-A.*; Allard, D.*; Goriely, S.*; 稲倉 恒法*; Khan, E.*; 木戸 英治*; 木村 真明*; Litvinova, E.*; et al.

European Physical Journal A, 59(9), p.208_1 - 208_21, 2023/09

https://doi.org/10.1140/epja/s10050-023-01081-w
 被引用回数：10 パーセンタイル：89.61(Physics, Nuclear)

光核反応は原子核構造の観点からも応用の観点からも重要であるにも関わらず、その反応断面積は未だに不定性が大きい。近年、超高エネルギー宇宙線の起源を探るために、鉄よりも軽い原子核の光核反応断面積を正確に知る必要が指摘されている。この状況を打破するため、原子核物理の実験、理論、宇宙物理の共同研究となるPANDORAプロジェクトが始まった。本論文はその計画の概要をまとめたものである。原子核実験ではRCNP、iThembaによる仮想光子実験とELI-NPによる実光子実験などが計画されている。原子核理論では、乱雑位相近似計算、相対論的平均場理論、反対称化分子動力学、大規模殻模型計算などが計画されている。これらで得られた信頼性の高い光核反応データベースと宇宙線伝搬コードを組み合わせ、超高エネルギー宇宙線の起源の解明に挑む。

論文

First observation of $$^{28}$$O

近藤 洋介*; Achouri, N. L.*; Al Falou, H.*; Atar, L.*; Aumann, T.*; 馬場 秀忠*; Boretzky, K.*; Caesar, C.*; Calvet, D.*; Chae, H.*; et al.

Nature, 620(7976), p.965 - 970, 2023/08

https://doi.org/10.1038/s41586-023-06352-6
 被引用回数：32 パーセンタイル：94.76(Multidisciplinary Sciences)

非常に中性子が過剰な原子核$$^{28}$$Oは、陽子、中性子ともに魔法数であることから古くからその性質に興味が持たれていたが、酸素の最後の束縛核$$^{24}$$Oよりも中性子が4個も多いため、これまで観測されてこなかった。この論文では、理化学研究所RIBFにて$$^{29}$$Fからの1陽子ノックアウト反応によって$$^{28}$$Oを生成し、そこから放出される中性子を測定することによって初めてその観測に成功した。核構造の観点からは、$$^{28}$$Oでは二重閉殻が保たれているか興味が持たれていたが、実験で得られた分光学的因子が殻模型計算で予言されて程度の大きいことから、閉殻構造をもたない可能性が高いことがわかった。

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