Determination of neutron capture reaction rate with new method for nucleosynthesis at neutron star merger

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中性子星合体で起こる元素合成の解明には、非常に中性子過剰な不安定原子核(中性子過剰核)の中性子捕獲反応率の実験的決定が欠かせない。しかしこの反応率を直接測定することは困難を極めるため、これまでほとんど決定されて来なかった。そのためこの反応率の不定性が重元素起源解明のボトルネックの1つとなっている。本研究では中性子過剰核の中性子捕獲反応率を、陽子準弾性散乱反応という別の反応を用いて間接的に決定する新間接的手法を確立し、本来測定が困難な中性子捕獲反応率を高効率で決定することを目指している。最終的にはその新手法を用いて重元素合成に最も重要な中性子捕獲反応率の世界初測定に挑む。新手法を用いた中性子捕獲反応率決定には、本研究で構築した120個のCsIシンチレータ検出器で構成される新検出器システムで、陽子の運動エネルギーを2%以下の精度で測定する必要がある。今年度はまず新検出器システムがこの要件を満たしているかを確かめる性能評価実験を行った。230MeVの陽子ビームとポリエチレン標的に照射し、その反応で発生した散乱陽子の運動エネルギーを新検出器システムで測定した。この実験データの解析は現在も継続中であるが、データの解析から2%以下の精度で運動エネルギーが測定出来ていることを確認した。さらにノルウェーのオスロ大学と協力して、本研究で用いる新手法の検証実験を理化学研究所仁科加速器研究センターに提案した。その結果実験課題として採択されビームタイムを獲得した。