レーザー駆動中性子による宇宙核物理学研究

鉄より重い元素は遅い中性子捕獲反応と急速な中性子捕獲反応過程で生成された。しかし、励起状態で核反応が発生する。またr過程では不安定核の中性子捕獲反応断面積が必要である。そのため、励起状態の原子核や、不安定核の中性子捕獲反応断面積の計測が求められている。近年、急速に発達しているレーザー駆動粒子では、フェムト秒からナノ秒の時間幅で高輝度かつ、連続エネルギーのパルスを生成できる。これらを用いて中性子による宇宙核物理研究をすすめる。大阪大学のレーザー科学研究所のLFEXレーザーを用いて中性子生成実験を行った。LFEXから供給された大強度レーザーを約10^18W/cm^2の非常に強い集光強度で、水素を重水素に置換した固体ポリエチレンターゲットの表面に集光しプラズマを生成した。レーザーパルスによってポンデロモティーブ力等による粒子加速機構によって、電子がプラズマ中で加速され放出された。加速された電子がターゲットから飛び出した瞬間に、マイナスの電荷の電子とプラスの電荷のプラズマの間に極めて強い静電場が形成され、この静電場によって陽子及び重陽子の正イオンが陽子については約30MeV/u、重陽子については約10MeV/uまで加速された。このポリエチレンターゲットの直後にベリリウムターゲットを設置し、p+Be反応やd+Be反応で中性子を生成した。生成された中性子のエネルギーは約8mの距離に設置した液体シンチレーション検出器を用いて飛行時間計測法で計測した。中性子のエネルギーは約1MeV前後にピークがあり、中性子エネルギーが増加するにつれて減衰した。また、低エネルギーの中性子を生成するためにモデレーターをベリリウムターゲットの背後に設置し中性子の減速を行った。その直後に試料を設置し、照射後に試料を鉛と銅で遮蔽した測定箇所においてGe半導体検出器でガンマ線の計測を行い中性子量の評価を行った。

鉄より重い元素は遅い中性子捕獲反応と急速な中性子捕獲反応過程で生成された。しかし、励起状態で核反応が発生する。またr過程では不安定核の中性子捕獲反応断面積が必要である。そのため、励起状態の原子核や、不安定核の中性子捕獲反応断面積の計測が求められている。近年、急速に発達しているレーザー駆動粒子では、フェムト秒からナノ秒の時間幅で高輝度かつ、連続エネルギーのパルスを生成できる。これらを用いて中性子による宇宙核物理研究をすすめる。大阪大学のレーザー科学研究所のLFEXレーザーを用いて中性子生成実験を行った。LFEXから供給された大強度レーザーを約10^18W/cm^2の非常に強い集光強度で、水素を重水素に置換した固体ポリエチレンターゲットの表面に集光しプラズマを生成した。レーザーパルスによってポンデロモティーブ力等による粒子加速機構によって、電子がプラズマ中で加速され放出された。加速された電子がターゲットから飛び出した瞬間に、マイナスの電荷の電子とプラスの電荷のプラズマの間に極めて強い静電場が形成され、この静電場によって陽子及び重陽子の正イオンが陽子については約30MeV/u、重陽子については約10MeV/uまで加速された。このポリエチレンターゲットの直後にベリリウムターゲットを設置し、p+Be反応やd+Be反応で中性子を生成した。生成された中性子のエネルギーは約8mの距離に設置した液体シンチレーション検出器を用いて飛行時間計測法で計測した。中性子のエネルギーは約1MeV前後にピークがあり、中性子エネルギーが増加するにつれて減衰した。また、低エネルギーの中性子を生成するためにモデレーターをベリリウムターゲットの背後に設置し中性子の減速を行った。その直後に試料を設置し、照射後に試料を鉛と銅で遮蔽した測定箇所においてGe半導体検出器でガンマ線の計測を行い中性子量の評価を行った。