重イオン核融合反応における角運動量効果の研究

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重イオン核融合反応について、いくつかの理論的取り扱いがなされているが、その代表的なものとしてBass模型がある。この模型によれば、比較的入射エネルギーの高いところ(中エネルギー領域)において核間摩擦力の効果を生じ、融合反応に至る臨界角運動量を増加させると予言している。そこでBass模型が良く合うとされる、質量数200以下の領域の複合核生成反応について反応断面積を測定し、理論との比較を行い、核融合に関係する角運動量について調べた。理化学研究所リングサイクロトロンによる^<40>Ar,^<14>N重イオンビームを用い、市販の金属箔によって^<141>Pr,^<165>Hoのターゲットを準備した。ターゲットに、反応生成物を捕集するためのキャッチャーを組合わせてスタックを作り、リングサイクロトロンに設置された落送球照射装置を利用して照射を行った。照射後、スタックを個々の箔に分けてオフラインgamma線スペクトロメトリーによって生成核種の同定定量を行った。この際、照射直後(2-3日)は、理研のゲルマニウム半導体検出器で測定し、その後測定試料は大阪大学RI総合センター豊中分館に移管し、そこに設置された検出器を用いてさらに長期間(2-3ヵ月)の測定を継続している。この結果より反応生成物の質量分布と反跳飛程が求められ、反応生成物の運動力学的な特徴が飛程に反映することにより、核融合生成物とその他の生成物を区別して定量した。その結果、Pr+Ar系の励起関数より核融合臨界角運動量の存在を確認できた。その値を108±2hと見積もったが、これはモデル計算の結果とよく一致している。このデータは投稿論文として発表するため現在準備中である。ところで、このデータの中で新たに注目されたのは20MeV/u付近では計算の予想を上まわる断面積を得たことである。これはこのエネルギー領域で不完全融合反応が重要になっており、完全融合と区別がつきにくいためにその影響を受けて見かけ上大きな値を与えたと思われる。今後は角度分布や微分飛程のデータをとり不完全融合の影響を見積もることで、よりデータを精密化する予定である。