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論文

Nuclear structure of $$^{76}$$Ni from the ($$p$$,$$2p$$) reaction

Elekes, Z.*; Kripk$'o$, $'A$*; Sohler, D.*; Sieja, K.*; 緒方 一介*; 吉田 数貴; Doornenbal, P.*; Obertelli, A.*; Authelet, G.*; 馬場 秀忠*; et al.

Physical Review C, 99(1), p.014312_1 - 014312_7, 2019/01

 パーセンタイル:100(Physics, Nuclear)

($$p$$,$$2p$$)反応による$$^{76}$$Niの核構造の探索実験を行った。Lenzi, Nowacki, Poves, Sieja相互作用を用いた殻模型計算では実験結果を説明しうる陽子空孔状態が得られており、理論的な断面積計算は実験値とよい一致を与えた。実験で得られたすべての状態を理論的に一意に決定することはできなかったが、過去の実験結果と同様にNi同位体でのZ = 28の大きなshell gapを示す結果が得られた。

論文

Characterization of the shape-staggering effect in mercury nuclei

Marsh, B. A.*; Day Goodacre, T.*; 角田 佑介*; Andreyev, A.; 他41名*

Nature Physics, 14(12), p.1163 - 1167, 2018/12

 被引用回数:5 パーセンタイル:14.47(Physics, Multidisciplinary)

In rare cases, the removal of a single proton (Z) or neutron (N) from an atomic nucleus leads to a dramatic shape change. These instances are crucial for understanding the components of the nuclear interactions that drive deformation. The mercuryisotopes (Z = 80) are a striking example: their close neighbours, the lead isotopes (Z = 82), are spherical and steadily shrink with decreasing N. The even-mass (A = N + Z) mercury isotopes follow this trend. The odd-mass mercury isotopes $$^{181,183,185}$$Hg, however, exhibit noticeably larger charge radii. Due to the experimental difficulties of probing extremely neutron-deficient systems, and the computational complexity of modelling such heavy nuclides, the microscopic origin of this unique shape staggering has remained unclear. Here, by applying resonance ionization spectroscopy, mass spectrometry and nuclear spectroscopy as far as $$^{177}$$Hg, we determine $$^{181}$$Hg as the shape-staggering endpoint. By combining our experimental measurements with Monte Carlo shell model calculations, we conclude that this phenomenon results from the interplay between monopole and quadrupole interactions driving a quantum phase transition, for which we identify the participating orbitals. Although shape staggering in the mercury isotopes is a unique and localized feature in the nuclear chart, it nicely illustrates the concurrence of single-particle and collective degrees of freedom at play in atomic nuclei.

論文

Nuclear quantum effects of light and heavy water studied by all-electron first principles path integral simulations

町田 昌彦; 加藤 孝一郎*; 志賀 基之

Journal of Chemical Physics, 148(10), p.102324_1 - 102324_11, 2018/03

AA2017-0553.pdf:4.95MB

 被引用回数:5 パーセンタイル:10.33(Chemistry, Physical)

水,重水,トリチウム水の液体状態における構造を第一原理経路積分分子動力学法を用いて研究した。用いた計算手法は、電子と原子核のすべてを量子力学的に取り扱うものであり、現時点で最も正確な計算手法の一つである。シミュレーションした結果は、実験とおおよそ一致しており、核量子効果により、同位体間の構造上の違いが明らかにされた。特に特筆すべき結果は、水分子内のOH共有結合中のHが隣接水分子との水素結合上の中点まで移動できる一方、重水素,トリチウムの順に中点まで行ける確率が減少するという傾向を得たことである。しかしながら、実験との完全な一致は未だ得られておらず、密度汎関数法の改良が必須であることが示唆された。また、最近の研究成果である密度汎関数に対するvan der Waals補正は液体状態における同位体効果を研究する上で必須であることが分かった。

論文

わかりやすい放射線物理学; 改訂3版

多田 順一郎*; 中島 宏; 早野 龍五*; 小林 仁*; 浅野 芳裕*

わかりやすい放射線物理学; 改訂3版, 305 Pages, 2018/03

本書は、放射線物理学の入門書である。高校卒業程度の学力のある読者を対象に、「高校の物理と放射線物理学をつなぐ」というコンセプトの下に、定性的な説明を主体としたできるだけ平易な解説を行っている。本書は、「放射線物理とは何か」から始まり、特殊相対性理論入門、量子論入門、原子及び原子核の構造、放射線、放射能、放射線と物質との相互作用、加速器、放射線量などの12章から構成される。

論文

The Laser and optical system for the RIBF-PALIS experiment

園田 哲*; 飯村 秀紀; Reponen, M.*; 和田 道治*; 片山 一郎*; Sonnenschein, V.*; 高松 峻英*; 富田 英生*; 小島 隆夫*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 877, p.118 - 123, 2018/01

 被引用回数:2 パーセンタイル:16.17(Instruments & Instrumentation)

理化学研究所の不安定核ビーム施設(RIBF)では、低エネルギー(~40keV)の不安定核イオンビームを生成するために、レーザーイオン源(PALIS)を建設中である。このイオン源は、Arガス中に捕獲された不安定核の中性原子に、波長の異なる2本のレーザービームを照射し、不安定核原子を2段階で共鳴イオン化する。しかるに、レーザー装置とイオン源は約70m離れており、しかも実験中は放射線強度が高いためにイオン源周辺に近づけない。そこで、レーザービームを長距離輸送する、遠隔操作が可能な光学システムを開発した。開発したシステムを試験した結果、レーザービームの位置は安定しており、紫外域で50%程度の輸送効率があることから、不安定核の実験に有用であることが確認された。

報告書

JAEA-Tokai tandem annual report 2013; April 1, 2013 - March 31, 2014

研究炉加速器管理部

JAEA-Review 2016-025, 101 Pages, 2016/12

JAEA-Review-2016-025.pdf:7.86MB

原子力機構-東海タンデム加速器は、重イオンを用いた原子核科学や物質科学等様々な分野において原子力機構の職員をはじめ、大学や研究機関、民間企業の研究者に利用されている。本年次報告は、2013年4月1日から2014年3月31日までの期間に、当施設のタンデム加速器を用いて実施された研究活動の要約をまとめたものである。総数31件の要約を以下の7分野に分類した;(1)加速器の運転状況、(2)原子核構造、(3)原子核反応、(4)核化学、(5)原子核理論、(6)原子物理および固体物理、(7)材料の照射効果。また、発表論文と会議での口頭発表、タンデム加速器に関係する技術者と研究者, 委員会, 大学等との共同研究課題および施設共用課題等の一覧を掲載した。

論文

Local fields at nonmagnetic impurity sites in a perovskite $${rm La_{0.7}Ca_{0.3}MnO_3}$$

佐藤 渉*; 小松田 沙也加*; 長 明彦; 佐藤 哲也; 大久保 嘉高*

Hyperfine Interactions, 237(1), p.113_1 - 113_6, 2016/12

 被引用回数:1 パーセンタイル:39.82

局所磁気および構造の研究を目的に、ペロブスカイト型マンガン酸化物$${rm La_{0.7}Ca_{0.3}MnO_{3}}$$ ($$T_C$$ $$sim$$ 250K)に導入した$$^{111}$$Cd ($$leftarrow$$ $$^{rm 111m}$$Cd)および$$^{111}$$Cd($$leftarrow$$ $$^{rm 111}$$In)プローブ核における磁気超微細場と電場勾配を、時間微分摂動角相関分光法を用いて測定した。77Kの強磁性相において、La/Ca Aサイト上の非磁性$$^{111}$$Cd核では、ごくわずかなsupertransferred magnetic hyperfine field(SMHF)($$<$$0.014T)が明確な電場勾配とともに観察された。この現象は、我々が以前Aサイトの$$^{140}$$Ceプローブ核について測定した大きな磁気超微細場($$B_{hf}$$=6.9T)が、隣接するMnイオンからのSMHFによって配向された4$$f$$スピンの寄与に由来することを示唆している。

論文

Remarks on the fission barriers of super-heavy nuclei

Hofmann, S.*; Heinz, S.*; Mann, R.*; Maurer, J.*; M$"u$nzenberg, G.*; Antalic, S.*; Barth, W.*; Dahl, L.*; Eberhardt, K.*; Grzywacz, R.*; et al.

European Physical Journal A, 52(4), p.116_1 - 116_12, 2016/04

 被引用回数:14 パーセンタイル:10.27(Physics, Nuclear)

Shell-correction energies of super-heavy nuclei are approximated by using Q$$_{alpha}$$ values of measured decay chains. Five decay chains were analyzed, which start at the isotopes $$^{285}$$Fl, $$^{294}$$118, $$^{291}$$Lv, $$^{292}$$Lv and $$^{293}$$Lv. The data are compared with predictions of macroscopic-microscopic models. Fission barriers are estimated that can be used to eliminate uncertainties in partial fission half-lives and in calculations of evaporation-residue cross-sections. In that calculations, fission probability of the compound nucleus is a major factor contributing to the total cross-section. The data also provide constraints on the cross-sections of capture and quasi-fission in the entrance channel of the fusion reaction. Arguments are presented that fusion reactions for synthesis of isotopes of elements 118 and 120 may have higher cross-sections than assumed so far.

論文

Production and separation of astatine isotopes in the $$^7$$Li + $$^{nat}$$Pb reaction

西中 一朗; 横山 明彦*; 鷲山 幸信*; 前田 英太*; 渡辺 茂樹; 橋本 和幸; 石岡 典子; 牧井 宏之; 豊嶋 厚史; 山田 記大*; et al.

Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 304(3), p.1077 - 1083, 2015/06

 被引用回数:3 パーセンタイル:53.75(Chemistry, Analytical)

29-57MeVの$$^7$$Liビームと$$^{nat}$$Pb標的核の反応においてアスタチン同位体$$^{207-211}$$Atの生成断面積を$$alpha$$線, $$gamma$$線スペクトルメトリーで測定した。生成断面積の励起関数を統計模型モデル計算と比較することで、$$^7$$Li + $$^{nat}$$Pbの反応機構を調べた。44MeVより大きい入射エネルギーでの$$^{210}$$Atと$$^{209}$$Atの生成断面積が理論値よりも小さいことから、分解反応が存在することを明らかにした。照射した鉛標的からのアスタチンの化学分離を乾式蒸留法に基づいて調べ、アスタチン製造の相補的な手法を開発した。

論文

Nanoscale diffusion tracing by radioactive $$^{8}$$Li tracer

石山 博恒*; Jeong, S.-C.*; 渡辺 裕*; 平山 賀一*; 今井 伸明*; 宮武 宇也*; 小柳津 充広*; 片山 一郎*; 長 明彦; 乙川 義憲; et al.

Japanese Journal of Applied Physics, 53(11), p.110303_1 - 110303_4, 2014/11

 被引用回数:3 パーセンタイル:78.29(Physics, Applied)

We have developed a nanoscale diffusion measurement method using an $$alpha$$-emitting radioactive $$^{8}$$Li tracer. In this method, while implanting a pulsed 8 keV $$^{8}$$Li beam, the $$alpha$$ particles emitted at a small angle (10$$^{circ}$$) relative to the sample surface were detected as a function of time. The method has been successfully applied to measuring lithium diffusion coefficients for an amorphous Li$$_{4}$$SiO$$_{4}$$-Li$$_{3}$$VO$$_{4}$$ (LVSO) thin film with a thickness of several hundred nanometers, demonstrating that the present method is sensitive to diffusion coefficients down on the order of 10$$^{-12}$$cm$$^{2}$$/s, which is more sensitive by about two orders of magnitude than that previously achieved.

論文

Neutron spectroscopic factors of $$^{55}$$Ni hole-states from (p,d) transfer reactions

Sanetullaev, A.*; Tsang, M. B.*; Lynch, W. G.*; Lee, J.*; Bazin, D.*; Chan, K. P.*; Coupland, D.*; Hanzl, V.*; Hanzlova, D.*; Kilburn, M.*; et al.

Physics Letters B, 736, p.137 - 141, 2014/09

 被引用回数:6 パーセンタイル:49.44(Astronomy & Astrophysics)

$$^{55}$$Niの1/2$$^+$$状態は二重閉殻核$$^{56}$$Niの中性子s$$_{1/2}$$軌道が空となった一空孔状態が支配的であると考えられ、したがってその状態の性質は不安定核の殻構造を知る上で重要な情報となる。本論文では、$$^{55}$$Niの1/2$$^+$$状態における一空孔状態の割合となる分光学的因子を測定し、その値を最新の理論計算と比較した結果を報告した。実験はミシガン州立大学の超伝導サイクロトロンを用い、$$p$$($$^{56}$$Ni, $$^{55}$$Ni)$$d$$反応によって調べた。実験の解析の結果、s$$_{1/2}$$の一空孔状態が支配的な1/2$$^+$$状態は3.18MeVに現れ、その分光学的因子は1.0$$pm$$0.2であることがわかった。発表代表者が行った殻模型計算では対応する状態の励起エネルギーが3.75MeVで分光学的因子が1.21と実験値を比較的よく再現するのに対し、グリーン関数による第一原理計算では分光学的因子は1.10と良いものの、励起エネルギーが11.5MeVと実験値からの大きなずれが見られた。

論文

Nuclear electromagnetic current in the relativistic approach with the momentum-dependent self-energies

丸山 智幸*; 千葉 敏

Physical Review C, 74(1), p.014315_1 - 014315_12, 2006/07

 被引用回数:2 パーセンタイル:76.49(Physics, Nuclear)

ワード・高橋の恒等式を用いて、運動量依存のディラック場における保存則を満たすような電磁カレントを定義する。従来、相対論的ハートリー理論による取り扱いで有効質量が小さすぎるために過大評価となっていたアイソベクトルの磁気モーメントが本研究で提案するディラックフォックカレントにより減少し、測定値との一致が改善されることがわかった。

論文

Evidence for p-process nucleosynthesis recorded at the solar system abundances

早川 岳人; 岩本 信之; 静間 俊行; 梶野 敏貴*; 梅田 秀之*; 野本 憲一*

European Physical Journal A, 27(S1), p.123 - 128, 2006/03

 パーセンタイル:100(Physics, Nuclear)

ビックバンで、水素からリシウムまでの軽元素が生成された。より重い元素は、銀河系内に存在した、さまざまな恒星の中の核反応で生成され、星間物質に蓄積されていった。その中から、約46億年前に太陽系が誕生した。そのため、太陽組成には過去に行われた銀河系内の元素合成が記録されている。鉄より重い重元素の約99%は、2つの中性子捕獲反応過程で生成されたことが判明している。その一方で、中性子では生成できないp核と呼ばれる原子核が存在しており、過去50年間にわたり天体起源が研究されてきた。これまで提案された仮説は、高エネルギー宇宙線により破砕反応,中性子のX線バーストによる急速な陽子捕獲反応,超新星爆発の光核反応による生成,超新星爆発のニュートリノ反応による生成等である。われわれは、太陽組成から、このp核が、中性子で生成された種となる原子核から、超新星爆発のような膨大な光による光核反応で生成された証拠を発見した。

論文

Phenomenological nuclear level densities using the KTUY05 nuclear mass formula for applications off-stability

河野 俊彦*; 千葉 敏; 小浦 寛之

Journal of Nuclear Science and Technology, 43(1), p.1 - 8, 2006/01

 被引用回数:39 パーセンタイル:5.35(Nuclear Science & Technology)

最新の原子質量模型KTUY05の殻補正エネルギーと対エネルギーを用いて量子効果を取り入れた原子核の準位密度パラメータとその系統性を現象論的に導出した。殻効果の励起エネルギー依存性としてはIgnatyukの公式を用いて、Gilbert-Cameron型の複合公式により表した準位密度公式で最新の準位間隔データを再現できるパラメータを求めた。低励起状態では低温度模型を用いて、1000以上の原子核の準位構造データを考慮してパラメータを決定した。また、求めたパラメータから、未知核種に対しても適用可能な系統式を作成した。

論文

超重元素はどこまで存在するか; 質量公式からみた重・超重核領域の原子核崩壊

小浦 寛之; 橘 孝博*

日本物理学会誌, 60(9), p.717 - 724, 2005/09

重・超重核領域の原子核崩壊様式について解説を行う。まず近年の新同位体同定実験の経緯について簡単に述べ、次いで原子核質量公式について説明する。そして原子核が引き起こす崩壊現象を各様式ごとに記述し、われわれの開発した質量公式を用いた理論予測をもとに、重・超重核領域の崩壊様式について議論を展開する。そこでは、自発核分裂が優勢であると予想される未知核種領域の指摘や、超重核の安定性の島の性質、さらに超重核と星のr過程元素合成との関係などについて述べる。最後に、超重核の安定性の島より中性子過剰な核の存在について、その可能性を指摘する。

論文

New $$s$$-process path and its implications for a $$^{187}$$Re-$$^{187}$$Os nucleo-cosmochronometer

早川 岳人; 静間 俊行; 梶野 敏貴*; 千葉 敏; 篠原 伸夫; 中川 庸雄; 有馬 大公*

Astrophysical Journal, 628(1, Part1), p.533 - 540, 2005/07

 被引用回数:19 パーセンタイル:48.19(Astronomy & Astrophysics)

$$^{187}$$Re-$$^{187}$$Os系は、超新星爆発の急速な中性子捕獲反応過程(r過程)の発生年代を評価する原子核宇宙時計として重要である。近年、急速に発達してきた金属欠乏星と呼ばれる銀河系初期に誕生した恒星の同位体分離による天体観測や、原始隕石の同位体分析に応用可能である。その一方で、中規模の質量を持つAGB星の遅い中性子捕獲反応(s過程)による元素合成でも、$$^{187}$$Reが相対的に少量生成される。その影響を理論的に評価して差し引かないと、r過程の年代を正確に評価することができない。われわれは、これまで全く考慮されていなかった$$^{186}$$Re核異性体を経由して$$^{187}$$Reがs過程で生成される可能性を発見した。これまで、考慮されていなかったのは、$$^{186}$$Re核異性体への中性子捕獲反応断面積が計測されていなかったためと推測される。そこで、原研の研究用原子炉を用いて中性子捕獲反応断面積の核異性体生成比を初めて誤差の評価とともに計測した。このデータをもとに、s過程の寄与,原子核宇宙時計に対する影響を理論的に評価した。

論文

Scaling relations for the supernova $$gamma$$-process and the $$^{176}$$Lu nuclear cosmochronometer

早川 岳人; 岩本 信之; 静間 俊行; 梶野 敏貴*; 梅田 秀之*; 野本 憲一*

Nuclear Physics A, 758, p.525c - 528c, 2005/07

太陽系に存在する重元素は、太陽系生成以前に存在した恒星の中で生成された。そのため、太陽系に存在する元素の同位体比(太陽組成)は、過去の元素生成を記録している。われわれは、太陽組成を分析して、p核と呼ばれる陽子過剰領域側に存在する安定同位体と、s核と呼ばれるベータ安定線に存在する安定同位体の比に、スケーリング則が存在することを発見した。これは、p核が、超新星爆発のような膨大な光が発生する環境下で、s核から光核反応で生成されたことを示す証拠である。これは、$$gamma$$過程と呼ばれる元素合成モデルと一致する。また、$$gamma$$過程において生成されるp核とs核の比が広い質量領域にわたって一定であるという$$gamma$$過程の普遍性を提案する。さらに、このスケーリング則を応用することで超新星爆発の新しい原子核宇宙時計を提案する。

論文

Nuclear "pasta" structures and the charge screening effect

丸山 敏毅; 巽 敏隆*; Voskresensky, D. N.*; 谷川 知憲; 千葉 敏

Physical Review C, 72(1), p.015802_1 - 015802_11, 2005/07

 被引用回数:128 パーセンタイル:1.06(Physics, Nuclear)

相対論的平均場を用いた密度氾関数法に基づく数値計算によって、飽和密度以下の原子核物質の「パスタ構造」と呼ばれる非一様構造と、状態方程式を調べた。従来の研究では、構造を仮定したり、電子密度や核子密度を簡単化して計算されていたが、本研究ではクーロンポテンシャルと粒子の密度を無撞着に計算し、これによって従来無視されていたクーロン遮蔽の効果を議論することが可能となった。研究で得られた結果としては、パスタ構造のサイズが、電子によるクーロン遮蔽効果によって変化すること、また、構造の現れる密度範囲がクーロン相互作用により影響を受けていることなどが明らかになった。

論文

Decay modes of heavy and superheavy nuclei

小浦 寛之

RIKEN Accelerator Progress Report, Vol.38, P. 9, 2005/05

重・超重核領域における崩壊様式について、特に陽子放出部分半減期について計算を行い、他の崩壊様式との競合について議論した。陽子放出部分半減期についてはわれわれが開発した単一陽子ポテンシャル及び質量公式を用い、1次元WKB法により推定した。こうして求めた部分半減期は既知核種の実験値と比べて100倍$$sim$$1/100程度の精度で再現し、$$alpha$$崩壊など他の崩壊予測理論と同程度の結果となった。これらの計算した結果を同時に研究を進めている$$alpha$$崩壊,$$beta$$崩壊,自発核分裂半減期を考慮した崩壊分岐比計算に取り入れ、超重未知核種に適用した。結果は、中性子魔法数$$N=126$$近傍の陽子過剰未知核種領域に陽子放出が優勢な核種が存在し得る可能性を見いだした。一方、$$130<N<160$$付近の陽子過剰未知核種領域に関しては自発核分裂半減期が非常に短く、陽子放出はほとんど見いだせないであろうという結果となった。

論文

Some aspects of $${Theta}^+$$ parity determination in the reaction $${gamma}N$$ $$rightarrow$$ $${Theta}^+$$ $$bar{K}$$ $$rightarrow$$ $$NK{bar{K}}$$

Titov, A. I.; 江尻 宏泰*; Haberzettl, H.*; 中山 健三*

Physical Review C, 71(3), p.035203_1 - 035203_19, 2005/03

 被引用回数:10 パーセンタイル:37.37(Physics, Nuclear)

SPring-8のGeVエネルギーのレーザー電子ビームによるペンタクォークに関する実験は新しい問題を切り開いた。その中で、最近の問題の1つは、$${Theta}^+$$粒子のパリティを決定することである。陽子ないし中性子にGeVエネルギーの$$gamma$$線を照射することで、$${gamma}N$$$$rightarrow$$$${Theta}^+$$$$bar{K}$$$$rightarrow$$$$NK{bar{K}}$$反応が発生する。この反応で生成される$${Theta}^+$$粒子のパリティをどのように決定するかについて、われわれは分析を行った。われわれの計算によれば、$${gamma}N$$$$rightarrow$$$${Theta}^+$$$$bar{K}$$反応において、バックグランドを形成する非共鳴状態の影響は決して小さくないことがわかった。つまり、反応の第一過程である$${gamma}N$$$$rightarrow$$$$K$$$${Theta}^+$$反応から、明確にパリティを決めることはできないのである。これらのさまざまなメカニズムに関して議論する。

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