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論文

フェルミウム原子核で起きるユニークな核分裂; 動力学模型の視点から

有友 嘉浩*; 宮本 裕也*; 西尾 勝久

日本物理学会誌, 75(10), p.631 - 636, 2020/10

フェルミウム元素(Fm, 原子番号100)の核分裂において、1980年代の実験で興味深い結果が報告された。$$^{257}$$Fmから$$^{258}$$Fmへと原子核の質量数が1つ変化しただけで、ウランで見られるような質量非対称核分裂から、シャープな質量対称核分裂へと変化した。この変化の原因を説明するため多くの理論モデルが提案されてきたが、実験データを定量的に説明できる模型はなかった。本研究では、ランジュバンモデルを用いた動力学計算を行うことにより、この変化の原因を説明することができた。このモデルの構築のため、原子力科学研究所タンデム加速器で測定した核分裂データを使用した。核分裂の発見と理論の歴史を概説しつつ、Fmで起こる現象について分かりやすく解説した。

論文

$$alpha$$ decay of $$^{243}$$Fm$$_{143}$$ and $$^{245}$$Fm$$_{145}$$, and of their daughter nuclei

Khuyagbaatar, J.*; He${ss}$berger, F. P.*; Hofmann, S.*; Ackermann, D.*; Burkhard, H. G.*; Heinz, S.*; Kindler, B.*; Kojouharov, I.*; Lommel, B.*; Mann, R.*; et al.

Physical Review C, 102(4), p.044312_1 - 044312_8, 2020/10

 被引用回数:0

Nuclear structure of $$^{243}$$Fm, $$^{245}$$Fm, and their daughter nuclei were investigated via detection of their radioactive decays, $$alpha$$, $$gamma$$, and spontaneous fission. Measured $$alpha$$-decay energies, half-lives, and branching ratios improve the literature data significantly. A signature for detection of the hitherto unknown $$^{235}$$Cm was found in the $$alpha$$-decay chains from $$^{243}$$Fm. Two groups of $$alpha$$ events with average energies of 6.69(2) MeV and 7.01(2) MeV and with a half-life of $$T_{1/2}$$ = 300$$^{+250}_{-100}$$, s are suggested to originate from $$^{235}$$Cm. Tentative decay schemes for $$^{243}$$Fm, $$^{239}$$Cf, $$^{235}$$Cm, and $$^{245}$$Fm, $$^{241}$$Cf isotopes are suggested based on the present experimental data. Systematical trends of single-particle states in $$N$$=141 isotones of $$Z$$ = 92-98 nuclei are discussed.

論文

Origin of the dramatic change of fission mode in fermium isotopes investigated using Langevin equations

宮本 裕也*; 有友 嘉浩*; 田中 翔也; 廣瀬 健太郎; 西尾 勝久

Physical Review C, 99(5), p.051601_1 - 051601_7, 2019/05

 被引用回数:5 パーセンタイル:18.92(Physics, Nuclear)

The fission of even-even fermium nuclides $$^{250-260}$$Fm at low excitation energy was studied using Langevin equations of three-dimensional nuclear-shape parametrization. The mass distributions of fission fragments show a dramatic change from an asymmetric shape for the lighter fermium isotopes to sharp symmetric fission for the heavier isotopes. The time evolution of the nuclear shape on the potential surface reveals that the lighter fermium isotopes showing asymmetric fission are trapped in the second minimum for a substantial length of time before overcoming the second saddle point. This behavior changes dramatically for the compact symmetric fission found in the heavier neutron-rich fermium nuclei that disintegrate immediately after overcoming the first saddle point, without feeling the second barrier, resulting in a fission time two orders of magnitude shorter.

論文

First ionization potentials of Fm, Md, No, and Lr; Verification of filling-up of 5f electrons and confirmation of the actinide series

佐藤 哲也; 浅井 雅人; Borschevsky, A.*; Beerwerth, R.*; 金谷 佑亮*; 牧井 宏之; 水飼 秋菜*; 永目 諭一郎; 長 明彦; 豊嶋 厚史; et al.

Journal of the American Chemical Society, 140(44), p.14609 - 14613, 2018/11

 被引用回数:13 パーセンタイル:26.3(Chemistry, Multidisciplinary)

第一イオン化エネルギー(IP$$_1$$)は、原子の価電子軌道に関する情報を与える。99番元素アインスタイニウムよりも重いアクチノイドのIP$$_1$$は、一度に一つの原子しか扱うことのできない実験の難しさから、これまでに実験的に測定された例はなかった。我々は表面電離法を応用した新しい測定手法により、103番元素ローレンシウム(Lr)のIP$$_1$$測定に成功し、Lrが弱く束縛された最外殻電子をもつことを強く示唆する結果を得た。一方、Lrとは対象的に、102番元素ノーベリウムは充填された5f軌道および7s軌道をもつために、アクチノイド中最高のIP$$_1$$をもつと考えられている。表面電離法によるIP$$_1$$決定法をNoおよび100番元素フェルミウム, 101番元素メンデレビウムに適用することにより求められた各IP$$_1$$から、5f軌道への電子の充填に伴ってIP$$_1$$が単調に増加し、Noで最も大きくなることを確かめることができた。このことから、f軌道に電子が充填され、アクチノイド系列がLrで終わることを実験的に確かめた。

論文

Mass division in nuclear fission and isotope effect

岩本 昭; M$"o$ller, P.*; Madland, D. G.*; Sierk, A.*

Journal of Nuclear Science and Technology, 39(4), p.332 - 336, 2002/04

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)

核分裂における、最も生じやすい質量分割の理論計算が述べられる。模型はメッシュ点が250万以上の5次元のポテンシャルエネルギーの解析に依るものである。特別な関心は、鞍部点のエネルギーと位置を近似なしに求めることである。計算結果より、静的なポテンシャルエネルギー表面に多重の鞍部点が存在することをが示される。そのうち最も低い鞍部点とその次の鞍部点が重要であり、このうち一方が質量対称変形、残りが質量非対称変形をしていることが示される。このうちどちらが低いかは、核分裂する親核に依存して変化する。フェルミウムのアイソトープの場合には、この2者の高さは微妙に変化し、256Fmの場合には非対称変形の鞍部点が低く、一方258Fmの場合には対称変形の鞍部点が低くなる。この計算により、2重モード核分裂と呼ばれている現象が説明される。

論文

フェルミウムの化学

上野 馨; 星 三千男

化学, 36(4), p.327 - 330, 1981/00

1952年最初の熱核爆発実験で生じた放射性塊から分離・発見されたフェルミウムの核的、化学的性質についての最近の報告についての総説である。

口頭

First ionization potentials of heavy actinides

佐藤 哲也; 浅井 雅人; 金谷 佑亮*; 塚田 和明; 豊嶋 厚史; 水飼 秋菜*; 武田 晋作*; Vascon, A.*; 阪間 稔*; 佐藤 大輔*; et al.

no journal, , 

第一イオン化エネルギー(IP$$_1$$)は、原子の価電子軌道に関する情報を与える。99番元素アインスタイニウムよりも重いアクチノイドのIP$$_1$$は、一度に一つの原子しか扱うことのできない実験の難しさから、これまでに実験的に測定された例はなかった。最近、我々は表面電離法を応用した新しい測定手法により、103番元素ローレンシウム(Lr)のIP$$_1$$測定に成功し、Lrが弱く束縛された最外殻電子をもつことを示唆する結果を得た。一方、Lrとは対象的に、102番元素ノーベリウムは充填された5f軌道および7s軌道をもつために、アクチノイド中最高のIP$$_1$$をもつと考えられている。今回、Noおよび100番元素フェルミウム、101番元素メンデレビウムのIP$$_1$$を決定したところ、5f軌道への電子の充填に伴ってIP$$_1$$が単調に増加することを確かめることができた。

口頭

Ionization potential measurements of the heaviest actinides

佐藤 哲也

no journal, , 

第一イオン化エネルギー(IP$$_1$$)は、原子の価電子軌道に関する情報を与える。99番元素アインスタイニウムよりも重いアクチノイドのIP$$_1$$は、一度に一つの原子しか扱うことのできない実験の難しさから、これまでに実験的に測定された例はなかった。最近、我々は表面電離法を応用した新しい測定手法により、103番元素ローレンシウム(Lr)のIP$$_1$$測定に成功し、Lrが弱く束縛された最外殻電子をもつことを示唆する結果を得た。一方、Lrとは対象的に、102番元素ノーベリウムは充填された5f軌道および7s軌道をもつために、アクチノイド中最高のIP$$_1$$をもつと考えられている。今回、Noおよび100番元素フェルミウム、101番元素メンデレビウムのIP$$_1$$を決定したところ、5f軌道への電子の充填に伴ってIP$$_1$$が単調に増加することを確かめることができた。

口頭

Measurements of the first ionization potentials of heavy actinides

佐藤 哲也; 浅井 雅人; 金谷 佑亮*; 塚田 和明; 豊嶋 厚史; 水飼 秋菜*; 武田 晋作*; Vascon, A.*; 阪間 稔*; 佐藤 大輔*; et al.

no journal, , 

第一イオン化エネルギー(IP$$_1$$)は、原子の価電子軌道に関する情報を与える。99番元素アインスタイニウムよりも重いアクチノイドのIP$$_1$$は、一度に一つの原子しか扱うことのできない実験の難しさから、これまでに実験的に測定された例はなかった。我々は表面電離法を応用した新しい測定手法により、103番元素ローレンシウム(Lr)のIP$$_1$$測定に成功し、Lrが弱く束縛された最外殻電子をもつことを強く示唆する結果を得た。一方、Lrとは対象的に、102番元素ノーベリウムは充填された5f軌道および7s軌道をもつために、アクチノイド中最高のIP$$_1$$をもつと考えられている。表面電離法によるIP$$_1$$決定法をNoおよび100番元素フェルミウム、101番元素メンデレビウムに適用することにより求められた各IP$$_1$$から、5f軌道への電子の充填に伴ってIP$$_1$$が単調に増加し、Noで最も大きくなることを確かめることができた。

口頭

Measurements of the first ionization potentials of heavy actinide elements

佐藤 哲也

no journal, , 

第一イオン化エネルギー(IP$$_1$$)は、中性原子から価電子軌道の電子をひとつ取り除くために必要なエネルギーであり、最外殻電子軌道に関する情報を与える。最近、我々は表面電離法を用いることにより、103番元素ローレンシウムの単一原子レベルでのIP$$_1$$測定に初めて成功した。得られた実験値は、Lrがアクチノイド元素の中でもとりわけIP$$_1$$が小さく、$$5f^{14}7s^2$$閉殻構造に電子が一つ弱く結びついていることを示すものだった。次のステップとして、102番元素ノーベリウム(No)における閉殻構造を実験的に確認するため、100番元素フェルミウム(Fm)、101番元素メンデレビウム(Md)およびNoの測定に、同手法を適用した。その結果、実験的または半経験的に推定されている値とよく一致した。得られたIP$$_1$$値は、Noまで原子番号とともに増大し、Lrで劇的に小さくなった。同様の傾向がランタノイド終端でも見られることから、本実験結果から、Noにおいて$$5f$$軌道が満たされることを示すと結論できる。

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