スピンを偏極させた不安定核ビームによる新奇な原子核構造の核心的理解

中性子過剰核で次々に発見される奇妙な構造を理解するためには、実験的に励起状態のスピンとパリティという基本的量子数を測定する必要がある。しかし、ビーム量の少ない中性子過剰核に対して従来の一般的な手法で決定することは困難であり、スピン偏極核のβ崩壊のパリティ非保存によるβ線放出分布の非等方性を利用する我々独自の手法は非常に有効である。本研究は、異分野共同研究であり、かつ、カナダのTRIUMFとの国際共同研究である。2022年は毎秒100個程度のビーム量の原子の超微細構造を測定する手法の開発を開始した。我々は最初にNa-32原子の超微細構造測定を目指している。なぜならば、中性子の個数が魔法数20であるが魔法数の性質が消失している中性子過剰核Mg-32は非常に注目されており、我々の手法を用いるにはスピン偏極Na-32核からMg-32核へのβ崩壊を観測する必要があるが、Na-32原子の超微細構造はビーム量が小さいためにいまだ測定出来ず、この情報なしに高偏極度のスピン偏極ビームを生成するとができない。少ないビーム量でも高感度・高効率で測定できるよう、レーザー分光法とβ線の非等方分布の測定を組み合わせた新たな実験手法の開発を進めている。さらに、スピン偏極ビームの核種を広げるため、アルカリ土類金属であるMgのスピン偏極ビーム開発も行った。過去の実績として、高偏極度のスピン偏極Mgビーム生成に成功はしたが、長い距離を輸送するためにMgを2価のイオンにして環境磁場によるスピン緩和を防ぐようにしたが、2価のイオンにする際のヘリウムガスとの衝突によりスピン緩和が生じた。そこで、1価のMgイオンで輸送できるようにするために、TRIUMF側のプロジェクトとしてビームラインにコイルを設置して低磁場を印加し、環境磁場によるスピン緩和を防ぐ改良を行った。

中性子過剰核で次々に発見される奇妙な構造を理解するためには、実験的に励起状態のスピンとパリティという基本的量子数を測定する必要がある。しかし、ビーム量の少ない中性子過剰核に対して従来の一般的な手法で決定することは困難であり、スピン偏極核のβ崩壊のパリティ非保存によるβ線放出分布の非等方性を利用する我々独自の手法は非常に有効である。本研究は、異分野共同研究であり、かつ、カナダのTRIUMFとの国際共同研究である。2022年は毎秒100個程度のビーム量の原子の超微細構造を測定する手法の開発を開始した。我々は最初にNa-32原子の超微細構造測定を目指している。なぜならば、中性子の個数が魔法数20であるが魔法数の性質が消失している中性子過剰核Mg-32は非常に注目されており、我々の手法を用いるにはスピン偏極Na-32核からMg-32核へのβ崩壊を観測する必要があるが、Na-32原子の超微細構造はビーム量が小さいためにいまだ測定出来ず、この情報なしに高偏極度のスピン偏極ビームを生成するとができない。少ないビーム量でも高感度・高効率で測定できるよう、レーザー分光法とβ線の非等方分布の測定を組み合わせた新たな実験手法の開発を進めている。さらに、スピン偏極ビームの核種を広げるため、アルカリ土類金属であるMgのスピン偏極ビーム開発も行った。過去の実績として、高偏極度のスピン偏極Mgビーム生成に成功はしたが、長い距離を輸送するためにMgを2価のイオンにして環境磁場によるスピン緩和を防ぐようにしたが、2価のイオンにする際のヘリウムガスとの衝突によりスピン緩和が生じた。そこで、1価のMgイオンで輸送できるようにするために、TRIUMF側のプロジェクトとしてビームラインにコイルを設置して低磁場を印加し、環境磁場によるスピン緩和を防ぐ改良を行った。