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

http://dx.doi.org/10.1038/s41567-018-0292-8

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 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 Hg, we determine 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.

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。

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。

Remarks on the fission barriers of super-heavy nuclei

Hofmann, S.*; Heinz, S.*; Mann, R.*; Maurer, J.*; Mnzenberg, 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

http://dx.doi.org/10.1140/epja/i2016-16116-0

Shell-correction energies of super-heavy nuclei are approximated by using Q values of measured decay chains. Five decay chains were analyzed, which start at the isotopes Fl, 118, Lv, Lv and 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.

Nanoscale diffusion tracing by radioactive 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

http://dx.doi.org/10.7567/JJAP.53.110303

We have developed a nanoscale diffusion measurement method using an -emitting radioactive Li tracer. In this method, while implanting a pulsed 8 keV Li beam, the particles emitted at a small angle (10) 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 LiSiO-LiVO (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 10cm/s, which is more sensitive by about two orders of magnitude than that previously achieved.

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

http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevC.74.014315

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。

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

http://dx.doi.org/10.3327/jnst.43.1

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。

New -process path and its implications for a Re-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

http://dx.doi.org/10.1086/430198

Re-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、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Re核異性体を経由して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、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。

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

http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevC.72.015802

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。

Some aspects of parity determination in the reaction

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

http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevC.71.035203

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、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エネルギーの線を照射することで、反応が発生する。この反応で生成される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、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。