エキゾチック核の励起状態の構造解明に向けた革新的な蓄積リング法の開拓

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陽子/中性子比が極めて異なるエキゾチック原子核の構造進化は、量子多体系としての原子核構造そのものの興味のみならず、中性子星などの極限下の宇宙元素合成における素過程を左右するホットな話題である。本研究は、蓄積リングを用いて、通常のビームライン実験では不可能な、新しい実験方法論を確立する。具体的には、電子を纏わないエキゾチック核を蓄積リングに貯蔵し、変形共存として知られる長寿命励起状態の質量と寿命を飛行中に観測する。同時に、この識別された励起状態を直接ビームとして使用し断面積測定することで、基底状態と励起状態の半径を独立に決定する。2022年度はコロナ禍にも関わらず、QST-HIMACにて断面積測定のビームタイムを4回、検出器テストのビームタイムを3回、消化することができた。理研の蓄積リングは効率向上を目指してキッカー電磁石の改良を行っている。放電に強いキャパシタンスを導入し、動作確認した。関連して、キッカー位置にて分散整合を確認するためのプラスチックシンチレータ位置検出器を完成させた。HIMAC加速器のビーム（Kr 200MeV/u）を用いてPPACと同レベルの位置分解能~1mmを得た。実機の製作も完了しており2023年秋にはインストール予定である。また、飛行時間と全エネルギー測定用にGAGG(Ce)結晶シンチレータを使ったコンパクトな検出器を開発した。時間分解能<50ps, エネルギー分解能1%(FHHM)を達成した。この検出器を蓄積リング内に導入することでさらに効率を向上できる。HIMACにおける断面積測定のPilot実験は、80Kr, 84Kr, 86Krに対して荷電変化断面積のエネルギー依存性を500MeV/uまで測定完了した。断面積を1%の精度で決定することができた。断面積については装置、方法論とも準備完了した。