高精度直接質量測定による魔法数126をもつ中性子過剰核の閉殻構造の検証

宇宙での元素合成過程において速い中性子捕獲過程(r過程)は、鉄より重い重元素の約半分を生成したと考えられている。しかしながら、r過程の起源天体とその全貌は未だ未解明であり、物理学で解くべき１つの大きな課題である。金や白金などの重元素を含むr過程第3ピークは、中性子魔法数N = 126をもつ中性子過剰核の閉殻構造に起因して生成されたと考えられているが、その周辺核の原子核特性値（質量、半減期等）は依然として未測定のままであり、そもそもN = 126の中性子過剰核が閉殻構造を持つか否かさえ定かではない。本申請課題は、N = 126中性子過剰核において、新たに開発したRFカーペット型Heガスセルと多重反射型飛行時間測定装置(MRTOF)を用いて高精度質量直接測定を行い二中性子分離エネルギーを決定、その系統性からr過程第3ピーク滞留核近傍まで閉殻構造が保持されているのかどうかを検証することを目的としている。本年度は、Heガスセル内に新たに238-Cm核分裂線源を導入し、オフラインで短寿命核(RI)の引き出し効率を測定可能なように改良を行った。また、差動排気系の真空系を増強し冷却可能温度を180Kから73Kまで引き下げると共にガス導入系にあらたにクライオ冷却型トラップを設置しRIの汚染分子との化学反応の低減に努め、結果として平均して約14%程度の良好な引き出し効率を得ることができた。さらに第1回目の該当領域の質量測定実験を理研RIBFで行った。ウラニウムビームとBe標的により目的とするRI生成を試みたが、その収量が想定より2桁程度平均して低いことが判明した。来年度は1次ビームを鉛ビームに変更して実験を行うことと、並行して理研RIBF内のKEK同位体分離器(KISS)にHeガスセルを新たに導入し生成反応を多核子移行反応に変更して該当領域の質量測定実験を行う予定である。

宇宙での元素合成過程において速い中性子捕獲過程(r過程)は、鉄より重い重元素の約半分を生成したと考えられている。しかしながら、r過程の起源天体とその全貌は未だ未解明であり、物理学で解くべき１つの大きな課題である。金や白金などの重元素を含むr過程第3ピークは、中性子魔法数N = 126をもつ中性子過剰核の閉殻構造に起因して生成されたと考えられているが、その周辺核の原子核特性値（質量、半減期等）は依然として未測定のままであり、そもそもN = 126の中性子過剰核が閉殻構造を持つか否かさえ定かではない。本申請課題は、N = 126中性子過剰核において、新たに開発したRFカーペット型Heガスセルと多重反射型飛行時間測定装置(MRTOF)を用いて高精度質量直接測定を行い二中性子分離エネルギーを決定、その系統性からr過程第3ピーク滞留核近傍まで閉殻構造が保持されているのかどうかを検証することを目的としている。本年度は、Heガスセル内に新たに238-Cm核分裂線源を導入し、オフラインで短寿命核(RI)の引き出し効率を測定可能なように改良を行った。また、差動排気系の真空系を増強し冷却可能温度を180Kから73Kまで引き下げると共にガス導入系にあらたにクライオ冷却型トラップを設置しRIの汚染分子との化学反応の低減に努め、結果として平均して約14%程度の良好な引き出し効率を得ることができた。さらに第1回目の該当領域の質量測定実験を理研RIBFで行った。ウラニウムビームとBe標的により目的とするRI生成を試みたが、その収量が想定より2桁程度平均して低いことが判明した。来年度は1次ビームを鉛ビームに変更して実験を行うことと、並行して理研RIBF内のKEK同位体分離器(KISS)にHeガスセルを新たに導入し生成反応を多核子移行反応に変更して該当領域の質量測定実験を行う予定である。