Structure of nuclei and atoms with high isospin - Study of quantum phase transition -

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中性子数の増加は核子間相互作用の変化を導き、平均場へ影響を与え、ついには原子核の形を球形からレモン型へと変化させて量子相転移を引き起こす。この転移点近傍核では、様々な構造が共存する量子力学特有な現象が生じることが明らかになりつつある。これを解明すべく、本研究では、中性子数の魔法数20消失現象でよく知られているMg-32核周辺の「逆転の島」と呼ばれる原子核に注目して研究を行っている。本課題の特徴は、不安定核をスピン偏極することで核構造の精密な情報を引き出す我々独自の手法と、独自のレーザー技術により原子構造を解明する手法、を組み合わせた分野融合型の研究であり、カナダのTRIUMFで実施する国際共同研究である。2019年度にMg-31スピン偏極核のβ崩壊からAl-31核の構造を、また、無偏極Mg-33核のβ崩壊からAl-33核の構造を解明する実験を行った。残念ながら、今回は低偏極度のスピン偏極Mg-31ビームしか得られなかったが、十分な統計量のおかげでデータ解析を進め、得られた原子核構造（変形共存）の知見を投稿論文にまとめているところである。また、Mgの高偏極度スピン偏極ビームを開発するためにビームラインの改良を行った。ビーム輸送中のスピン偏極保持のための環境磁場を打ち消す低磁場を発生するコイルの設置をTRIUMFのプロジェクトとして実施した。この低磁場と測定位置での高磁場をなめらかにつなぐ永久磁石の設計・製作は日本グループで行った。2022年度に若手研究協力者が現地へ赴き、ビームラインの改良の現状を現地の研究協力者と議論した。さらに、スピン偏極Mg-33核のβ崩壊実験のための検出器の準備や回路系の多チャンネル化への移行を進めた。検出器やこれら一連の検出器システムのテストを兼ねた実験を理化学研究所や大阪大学核物理研究センターで実施し、期待した性能が得られることが分かった。