「世界征服」...200 -300 mev/u 核破砕・核分裂反応を 利用したri生成...
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21世紀
A0 原子核理論
A1 素粒子理論
A2 素粒子・原子核実験、加速器
「世界征服」
存在量（
28S
i=10
6）
質量数（陽子数+中性子数）
太陽系（~宇宙）の元素組成（存在比）
金
存在量（
28S
i=10
6）
質量数（陽子数+中性子数）
太陽系（~宇宙）の元素組成（存在比）
ビッグバン元素合成
恒星内での元素合成（核融合）
r-過程ピーク
金
ウイリアム ファウラー 1983年 「宇宙での原子核反応による元素合成研究」で
ノーベル物理学賞受賞
© The Nobel Foundation
超新星爆発にともなう
ウランにいたる鉄より重い元素合成
仮説を提唱 (1957年) （r-過程）
陽子数
中性子数
ベータ崩壊
Z, N -> Z+1, N-1
r-過程
r-過程（仮説）
中性子捕獲
ベータ崩壊
による元素生成過程
鉄からウランまで
未知の原子核が関与
金
金のご先祖様は
中性子過剰な未知の原子核
で金ではない。
（Z～71、ルテチウムLu）？
どこでどのように？は謎
ウラン
N=50
N=82
N=126
世界初、史上最強
K2600MeV (8,300tons)
超伝導リングサイクロトロン
(SRC)
水素からウランまでの元素を
核子当たり350ＭｅＶ/uまで加速
ウランを目標エネルギーまで
加速に成功 2006年12月
世界最大口径
9 Tm (77 m)
超伝導ＲＩビーム収集分離装置
(BigRIPS)
核分裂片の約５０％を収集
世界最高のRIビーム分解能
を達成 2007年5月
１０００種の新たな原子核、総数４０００種を
一つの施設で製造する世界の研究拠点
（１）不安定核の核構造
（２）FeからUにいたる元素合成
（３）中性子物質の状態方程式
（４）原子核の応用研究
下流の基幹実験装置群を
利用し、ＲＩビームの2次反応・ 停止によりデータ測定
RIをビームとして供給
200 -300 MeV/u
核破砕・核分裂反応を
利用したRI生成
超伝導ＲＩビーム
生成分離装置
ウランビームなど
重イオン加速器
ＲＩビームファクトリーとは
12
r-過程存在比
質量数
観測値
魔法数がある場合
魔法数が喪失している場合
R-過程でつくられた元素の存在比 観測vs理論
世界初の18種同位体の半減期データ
8時間のデータ取得
38種類の同位体に対し半減期測定そのうち18種が新データ
標準的理論とのずれをZrとNb同位体で確認
R-過程が予想よりも速く進行
Zr とNb (A~110) の半減期は理論予想にくらべ２－３倍短い
R-過程の「神の見えざる手」は？
r-matter
flow
Ra
tio
: X
/ X
FR
DM
Recovery
x 2.5
質量数110近傍の理論予想は2.5倍改良。しかし、まだ一桁たりない…
何かが隠れている？？
寿命測定装置
EURICA
大球形ゲルマニウム半導体検出器
2012年3月29日 RIBFでのテスト実験に成功
EUROBall-RIKEN Cluster Array (EURICA) Collaboration
2012年6月～2014年 数100のRIの分光 ビーム強度の増強と γ線検出効率の増大により 2009年の1000倍の効率
Ni-78 近傍の新しい半減期データ
ベータ遅発中性子放出確率
n + 3He p(0.574MeV) + t (0.191MeV) σ=5333b
BELEN（スペイン） + 3HEN （アメリカ） +
日本
世界中のHe-3検出器をかき集め、
高効率化
3He 比例計数管 x 27
I.N.Borzov Phys. Rev. C71 (2005) 065801
Next Generation Gamma-Detector System SHOGUN
simulation by Doornenbal
Scintilator based High resOlution Gamma-ray spectrometer
for Unstable Nuclei
魔法数の喪失と新魔法数の出現（殻構造の変化）
中性子スキン（ハロー）（「新素材」のダイナミクス）
形？
殻ギャップ？
単粒子軌道の変化？
重い原子核での魔法数？
50、82、126、184
安定核領域からの解放とエキゾチック原子核
二つの表面をもつ量子系
スキンの厚さ？ 密度分布？
スキンの核反応への寄与？
新奇励起モード？
新しい原子核の描像を構築！
魔法数の喪失
密度分布
陽子・中性子
一様物質
r
陽子・中性子
中性子
球 変形
新魔法数
ウランまでの元素生成過程（r-過程） 未知のエキゾチック核が関与 現在、理論予想のみ
質量・寿命（半減期）・崩壊様式等
殻構造に大きく依存
r-過程存在比
質量数
観測値
魔法数がある場合
魔法数が喪失している場合
宇宙天体現象への寄与
超新星爆発機構・中性子星の内部構造
超新星爆発を理論的に再現できない
中性子星の外殻構造
中性子核物質の状態方程式
通常核物質密度
理論予想
Projectile Fragmentation
In-flight U fission & P.F.
原子核の存在限界への挑戦
中性子過剰側の存在限界はどこか？
r-過程の終端はどこか？
現在の超重元素
開拓領域 「安定の島」領域の原子核
Z=114, 120 N=184 半減期 日～年
A0 原子核理論
A1 素粒子理論
A2 素粒子・原子核実験、加速器