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論文

Large collectivity in $$^{29}$$Ne at the boundary of the island of inversion

Revel, A.*; Wu, J.*; 岩崎 弘典*; Ash, J.*; Bazin, D.*; Brown, B. A.*; Chen, J.*; Elder, R.*; Farris, P.*; Gade, A.*; et al.

Physics Letters B, 838, p.137704_1 - 137704_7, 2023/03

https://doi.org/10.1016/j.physletb.2023.137704

中性子数20近傍の中性子過剰核は、魔法数20が消滅して原子核が大きく変形していることが知られており、その魔法数が消滅する領域は逆転の島と呼ばれている。$$^{29}$$Neは中性子数19で逆転の島の境界線上に位置するとされてきたが、その変形度は不明だった。ミシガン州立大学の国立サイクロトロン研究所にて$$^{29}$$Neのクーロン励起反応実験を行った結果、931keVの励起状態への$$B(E2)$$値が163$$e^2$$fm$$^4$$と大きな値となり、大きく変形していることが確かめられた。この実験結果をよく使われているいくつかの殻模型計算と比較したところ、大きな$$B(E2)$$値は概ね再現するものの、励起エネルギーの一致は不十分であり、理論の改善が必要であるとわかった。

論文

In-beam $$gamma$$-ray spectroscopy of $$^{32}$$Mg via direct reactions

北村 徳隆*; Wimmer, K.*; 宮城 宇志*; Poves, A.*; 清水 則孝*; Tostevin, J. A.*; Bader, V. M.*; Bancroft, C.*; Barofsky, D.*; Baugher, T.*; et al.

Physical Review C, 105(3), p.034318_1 - 034318_17, 2022/03

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.105.034318
 被引用回数：1 パーセンタイル：67.14(Physics, Nuclear)

$$^{32}$$Mgは中性子魔法数20が消滅する中性子過剰核のモデルケースとして有名な原子核であるが、約1MeVという低い励起エネルギーにある$$0^+$$励起状態の性質が未だに謎に包まれているなど、その構造は未解明な点が多い。この原子核の励起構造を解明するため、米国国立超伝導サイクロトロン研究所にて$$^{33}$$Mgからの1中性子ノックアウト、$$^{34}$$Siからの2陽子ノックアウト反応で$$^{32}$$Mgの励起状態を生成し、そこからの脱励起ガンマ線の測定によってその準位構造を得た。得られた約20本のエネルギー準位を殻模型計算による理論と比較した。低い$$0^+$$励起状態の存在を再現する計算によって予言されていた強い生成強度をもった状態は存在せず、その$$0^+$$状態がない古い理論の方が全体的な傾向をよく再現した。その結果、$$0^+$$励起状態の謎は依然、解明されずに残ることとなった。

論文

Coexisting normal and intruder configurations in $$^{32}$$Mg

北村 徳隆*; Wimmer, K.*; Poves, A.*; 清水 則孝*; Tostevin, J. A.*; Bader, V. M.*; Bancroft, C.*; Barofsky, D.*; Baugher, T.*; Bazin, D.*; et al.

Physics Letters B, 822, p.136682_1 - 136682_7, 2021/11

AA2021-0459.pdf:1.01MB

https://doi.org/10.1016/j.physletb.2021.136682
 被引用回数：2 パーセンタイル：53.07(Astronomy & Astrophysics)

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、中性子過剰核$$^{32}$$Mgの励起状態を$$^{33}$$Mgからの1中性子ノックアウト反応および$$^{34}$$Siからの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をGRETINA検出器を用いて観測した。$$^{32}$$Mgは中性子魔法数20が消失していることが古くから知られている原子核であるが、10年ほど前に理論予想よりもはるかに低い励起エネルギーに$$0^+_2$$状態が出現することがわかり、その核構造は完全には解明されていない。この実験で得られた生成断面積を理論計算と比較したところ、$$0^+_2$$状態の位置を再現する最近の理論計算で予言される、励起エネルギー2MeV以下の大きな断面積は実験では得られず、$$0^+_2$$状態の位置を再現しない古い理論計算に近い断面積分布となることがわかった。この結果から、$$^{32}$$Mgの低い$$0^+_2$$状態の謎は未だに残されたままとなった。

論文

Cross-shell excitations in $$^{46}$$Ca studied with fusion reactions induced by a reaccelerated rare isotope beam

Ash, J.*; 岩崎 弘典*; Mijatovi$'c$, T.*; Budner, T.*; Elder, R.*; Elman, B.*; Friedman, M.*; Gade, A.*; Grinder, M.*; Henderson, J.*; et al.

Physical Review C, 103(5), p.L051302_1 - L051302_6, 2021/05

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.103.L051302
 被引用回数：3 パーセンタイル：67.04(Physics, Nuclear)

カルシウム同位体は陽子魔法数20を持つため基底状態は球形であるが、変形共存と呼ばれる、数MeV上に変形した状態がある現象が予想されている。回転バンドの存在によってそれが実験的に確かめられるが、$$^{46}$$Caは安定核の融合反応で作るには中性子が多すぎるため、これまで回転バンドの存在が確かめられていなかった。この研究では、ミシガン州立大学の超伝導サイクロトロンにて中性子過剰核$$^{45}$$Kビームを作り、そこから$$^7$$Li($$^{45}$$K,$$alpha 2ngamma$$)$$^{46}$$Ca反応によって$$^{46}$$Caの高スピン状態を生成した。そこからの脱励起ガンマ線の観測により、$$6^+$$までの回転バンドの存在を確立した。そのエネルギー準位は、大規模殻模型計算の予言とよく合うことがわかり、$$^{46}$$Caでも変形共存が起こることが明らかになった。

論文

Structure of $$^{30}$$Mg explored via in-beam $$gamma$$-ray spectroscopy

北村 徳隆*; Wimmer, K.*; 清水 則孝*; Bader, V. M.*; Bancroft, C.*; Barofsky, D.*; Baugher, T.*; Bazin, D.*; Berryman, J. S.*; Bildstein, V.*; et al.

Physical Review C, 102(5), p.054318_1 - 054318_13, 2020/11

AA2020-0765.pdf:4.4MB

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.102.054318
 被引用回数：2 パーセンタイル：34.22(Physics, Nuclear)

$$^{30}$$Mgは中性子数20の魔法数が消滅する原子核としてよく知られている$$^{32}$$Mgの2中性子少ない系であり、魔法数消滅のメカニズムを解明する重要な情報を与える原子核である。この研究では、ミシガン州立大学のサイクロトロンを用いて$$^{31}$$Mgからの中性子ノックアウト反応によって$$^{30}$$Mgを生成し、そのガンマ線分光から構造を探求した。変形の小さなバンドと変形の大きなバンドの他に負パリティ状態と見られるエネルギー準位が得られ、それらの分光学的因子が導かれた。その結果を大規模殻模型計算と比較したところ、エネルギー準位はよく再現するものの、分光学的因子の一部に不一致があり、より正確な記述という観点からは理論に課題が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

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.93.031601
 被引用回数：13 パーセンタイル：71.43(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

Identification of deformed intruder states in semi-magic $$^{70}$$Ni

Chiara, C. J.*; Weisshaar, D.*; Janssens, R. V. F.*; 角田 佑介*; 大塚 孝治*; Harker, J. L.*; Walters, W. B.*; Recchia, F.*; Albers, M.*; Alcorta, M.*; et al.

Physical Review C, 91(4), p.044309_1 - 044309_10, 2015/04

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.91.044309
 被引用回数：34 パーセンタイル：91.24(Physics, Nuclear)

アルゴンヌ国立研究所にて中性子過剰核$$^{70}$$Niを$$^{70}$$Znの多核子移行反応によって生成し、$$gamma$$線検出器GRETINAを用いて$$gamma$$線分光を行った。その結果、$$2^+_2$$, $$4^+_2$$準位を初めて観測した。これらの準位は小さな模型空間を採用した殻模型計算では再現されないため、陽子の$$f_{7/2}$$軌道からの励起を伴った大きな変形状態であると考えられる。本論文の理論グループが2014年に発表した大規模殻模型計算によって$$^{70}$$Niの励起状態を解析した結果、これらの状態は大きなプロレート変形を持つ状態とよく対応することがわかった。この結果は、中性子過剰ニッケル同位体における変形共存が$$^{68}$$Ni以外にも存在することを実証するとともに、中性子過剰核における大規模殻模型計算の予言能力を確かめるものである。

論文

In-beam $$gamma$$-ray spectroscopy of $$^{35}$$Mg and $$^{33}$$Na

Gade, A.*; Basin, D.*; Brown, B. A.*; Campbell, C. M.*; Cook, J. M.*; Ettenauer, S.*; Glasmacher, T.*; Kemper, K. W.*; McDaniel, S.*; Obertelli, A.*; et al.

Physical Review C, 83(4), p.044305_1 - 044305_5, 2011/04

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.83.044305
 被引用回数：21 パーセンタイル：77.29(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、$$^{38}$$Si核のフラグメンテーション反応から生成された中性子過剰核$$^{35}$$Mgと$$^{33}$$Naの励起状態を$$gamma$$線分光によって観測した。$$^{35}$$Mgに関しては、670keVまでの3本の$$gamma$$線を観測し、中性子分離エネルギーが少なくとも670keV以上あることがわかった。また、$$^{33}$$Naについては、429keVと688keVの2本の$$gamma$$線から、429keVと1117keVに励起状態があることがわかった。$$^{33}$$Naの励起状態をモンテカルロ殻模型によって調べた結果、実験で見つかったエネルギー準位は、それぞれ5/2$$^+$$及び7/2$$^+$$に対応すると考えられる。モンテカルロ殻模型によると、$$^{33}$$Na核は非常に大きく変形した、いわゆる「逆転の島」に属する核であり、5/2$$^+$$、7/2$$^+$$は基底状態から始まる回転バンドであると解釈される。これらの準位に対する実験値と理論値の良い一致から、その描像が成り立つことが示された。

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

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.81.041302
 被引用回数：38 パーセンタイル：88.57(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

Intruder configurations in the A=33 isobars; $$^{33}$$Mg and $$^{33}$$Al

Tripathi, V.*; Tabor, S. L.*; Mantica, P. F.*; 宇都野 穣; Bender, P.*; Cook, J.*; Hoffman, C. R.*; Lee, S.*; 大塚 孝治*; Pereira, J.*; et al.

Physical Review Letters, 101(14), p.142504_1 - 142504_4, 2008/10

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.101.142504
 被引用回数：51 パーセンタイル：86.72(Physics, Multidisciplinary)

ミシガン州立大学国立超伝導サイクロトロン研究所で、中性子過剰核$$^{33}$$Mgからのベータ崩壊から、$$^{33}$$Alの励起状態を初めて観測した。その結果、1618keVから上に多数の励起状態が存在することがわかった。$$^{33}$$Alは中性子数20魔法数が消滅する原子核の領域、いわゆる「逆転の島」と呼ばれる領域の端に属し、その核構造は魔法数消滅の理解に対して重要な情報を与える。実験で得られたエネルギー準位を発表者らのモンテカルロ殻模型計算と比較した結果、第一励起状態の位置など全体的に良い一致が見られた。これは、モンテカルロ殻模型で予言する、0粒子0空孔状態と2粒子2空孔状態の共存を示している。また、ベータ崩壊のlog$$ft$$値から、親核$$^{33}$$Mgの基底状態は正パリティを持つことが示唆されるが、これは磁気モーメントで示唆される負パリティの基底状態と食い違っていることがわかった。この解釈については、今後の実験及び理論研究の課題として残った。

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

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.78.011303
 被引用回数：25 パーセンタイル：79.97(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

Excited intruder states in $$^{32}$$Mg

Tripathi, V.*; Tabor, S. L.*; Bender, P.*; Hoffman, C. R.*; Lee, S.*; Pepper, K.*; Perry, M.*; Mantica, P.*; Cook, J. M.*; Pereira, J.*; et al.

Physical Review C, 77(3), p.034310_1 - 034310_8, 2008/03

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.77.034310
 被引用回数：31 パーセンタイル：83.9(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、$$^{32}$$Naからのベータ崩壊によって$$^{32}$$Mgの励起状態を観測した。これまで約2.1MeVにあるとされてきた励起状態に対応する$$gamma$$線は、より高励起状態のものであることがわかり、新たなエネルギー準位を提案した。この実験結果を機構でなされたモンテカルロ殻模型計算の結果と比較した。親核$$^{32}$$Naのスピン・パリティは測定されていないが、モンテカルロ殻模型計算の予言と、実験のベータ崩壊パターン($$2^+$$へ直接ベータ崩壊しない)ことから、負パリティ状態であると考えられる。計算で予言される$$0^-$$もしくは$$3^-$$の基底状態は実験の崩壊パターンと矛盾しないことがわかった。また、親核の配位は3粒子2空孔状態と考えられるため、強くベータ崩壊する状態は3粒子3状態であることを指摘し、実験で得られた状態の配位を提案した。

論文

Competition between normal and intruder states inside the "island of inversion"

Tripathi, V.*; Tabor, S. L.*; Mantica, P. F.*; 宇都野 穣; Bender, P.*; Cook, J. M.*; Hoffman, C. R.*; Lee, S.*; 大塚 孝治*; Pereira, J.*; et al.

Physical Review C, 76(2), p.021301_1 - 021301_5, 2007/08

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.76.021301
 被引用回数：26 パーセンタイル：82.74(Physics, Nuclear)

$$^{30}$$Na核が中性子20の魔法数が消滅している原子核であるということは、その電気的四重極モーメントと磁気双極子モーメントの実験データを定量的に説明することにより、われわれによって3年前初めて明らかにされた。従来基底状態に来ると思われていた正常状態がどこにあるかというのは、中性子過剰核で殻ギャップがどの程度かを知る大きな手がかりとなる。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行われた$$^{30}$$Neのベータ崩壊に伴う$$gamma$$線分光実験により、$$^{30}$$Naで初めて正常状態を観測したことを報告したものである。実験の結果、励起エネルギーが924keVの1$$^+$$状態へ崩壊するlog$$ft$$値が第一励起状態への値よりもはるかに小さく、$$^{30}$$Neの中性子配位と924keVの状態の中性子配位が大きく異なっていることがわかった。われわれは新たにモンテカルロ殻模型計算でベータ崩壊確率を計算するコードを開発し、その結果、予言される正常状態へのlog$$ft$$値と極めて近いことが確かめられた。すなわち、924keVの状態は正常状態であることが強く示唆され、中性子過剰核の殻ギャップの進化に対する大きな証拠となった。

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

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.99.072502
 被引用回数：74 パーセンタイル：90.56(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。

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