Comprehensive research of cluster formation in nuclear matter

本研究では、核物質内で陽子や中性子が「クラスター」構造を形成する現象を、ノックアウト反応と呼ばれる研究手法を用いて解明する。2021年度は逆運動学ノックアウト反応実験のための検出器アレイ建設着手、反応理論研究、及び新規実験提案を行った。TOGAXSI(戸隠)と名付けられた、逆運動学クラスターノックアウト実験に特化した検出器アレイは、粒子飛跡を決定するシリコンストリップ検出器と粒子エネルギーを測定するGAGG:Ceシンチレータにより構成される。2021年8月にHIMACで加速される陽子及びアルファ粒子ビームを用いて性能評価実験を行った。その結果、シリコンストリップ検出器のノイズレベルはエネルギー損失等価で高々4 keVであり、本課題の要求を満たしていることが確認された。また、GAGG:Ceシンチレータは、28mm角の感応面積を持つ光ダイオードを光検出に用いた場合、100 MeVの陽子に対して⊿E/E=0.5%と本研究の要求を十分上回る性能を発揮することを明らかにした。これを受け、2021年12月に開催されたRIBFの国際プログラム・アドバイザリー委員会にTOGAXSI建設プロポーザルを提出した。プロポーザルは国際委員会で高く評価され、強い後押しを受けている。並行して、クラスターノックアウト反応理論の研究を進めた。特に束縛エネルギーが小さい、脆いクラスターのノックアウト反応を記述する新反応模型CDCCIA(連続状態離散化チャネル結合インパルス近似)を開発した。これにより、α粒子のような固いクラスターに限らず、d, t, 3Heといった様々なクラスターをノックアウトする反応を理論的に記述する大きな枠組みが構築された。以上に加え、クラスターノックアウト反応機構の基盤研究を目的とした計画を大阪大学RCNP国際共同研究・共同利用プロジェクトとして提案し、高い評価を得て採択された。

本研究では、核物質内で陽子や中性子が「クラスター」構造を形成する現象を、ノックアウト反応と呼ばれる研究手法を用いて解明する。2021年度は逆運動学ノックアウト反応実験のための検出器アレイ建設着手、反応理論研究、及び新規実験提案を行った。TOGAXSI(戸隠)と名付けられた、逆運動学クラスターノックアウト実験に特化した検出器アレイは、粒子飛跡を決定するシリコンストリップ検出器と粒子エネルギーを測定するGAGG:Ceシンチレータにより構成される。2021年8月にHIMACで加速される陽子及びアルファ粒子ビームを用いて性能評価実験を行った。その結果、シリコンストリップ検出器のノイズレベルはエネルギー損失等価で高々4 keVであり、本課題の要求を満たしていることが確認された。また、GAGG:Ceシンチレータは、28mm角の感応面積を持つ光ダイオードを光検出に用いた場合、100 MeVの陽子に対して⊿E/E=0.5%と本研究の要求を十分上回る性能を発揮することを明らかにした。これを受け、2021年12月に開催されたRIBFの国際プログラム・アドバイザリー委員会にTOGAXSI建設プロポーザルを提出した。プロポーザルは国際委員会で高く評価され、強い後押しを受けている。並行して、クラスターノックアウト反応理論の研究を進めた。特に束縛エネルギーが小さい、脆いクラスターのノックアウト反応を記述する新反応模型CDCCIA(連続状態離散化チャネル結合インパルス近似)を開発した。これにより、α粒子のような固いクラスターに限らず、d, t, 3Heといった様々なクラスターをノックアウトする反応を理論的に記述する大きな枠組みが構築された。以上に加え、クラスターノックアウト反応機構の基盤研究を目的とした計画を大阪大学RCNP国際共同研究・共同利用プロジェクトとして提案し、高い評価を得て採択された。