加速器応用に関連した高エネルギー中性子核反応における軽イオン生成の研究

高エネルギー中性子核反応の前平衡軽複合粒子(重陽子やα粒子)生成を記述する理論模型である量子分子動力学(QMD)の改良ならびに計算結果の応用に関する研究を行った。QMD計算に現象論的な表面合体模型を導入し、陽子及び中性子入射反応データの解析に適用することで新計算手法の有効性を検証した。本表面合体模型は、核反応過程の時間発展の途中において標的核+入射核子系から放出されようとする核子が近傍の核子と合体することで軽複合粒子が形成されるという仮定に基づいている。本計算手法では、まず重陽子形成から考慮し、順次核子を合体してより重い複合粒子が形成されると仮定する。酸素、シリコンに対する96MeV中性子入射反応および銅に対する545MeV中性子射反応実験データの解析に表面合体模型を組み込んだQMD計算を適用した。前平衡軽複合粒子生成量が増加して、エネルギースペクトルの高エネルギー端を除いて実験値との一致が改善できることを示した。さらに、応用例として、半導体メモリの宇宙線核子誘起シングルイベント現象シミュレーションに本計算模型を適用した。本現象の初期素過程は入射核子とメモリ構成元素であるシリコンとの核反応と生成される2次イオンによる電荷付与である。本研究では、シングルイベント現象に関与する生成2次イオン種の入射エネルギー依存性および臨界電荷量との関係を調べた。その結果、入射エネルギーの増加に伴って、重いイオンから軽いイオンの寄与が相対的に重要になることを見出し、また、臨界電荷量の減少とともに軽複合粒子であるα粒子の影響が効いてくることがわかった。

高エネルギー中性子核反応の前平衡軽複合粒子(重陽子やα粒子)生成を記述する理論模型である量子分子動力学(QMD)の改良ならびに計算結果の応用に関する研究を行った。QMD計算に現象論的な表面合体模型を導入し、陽子及び中性子入射反応データの解析に適用することで新計算手法の有効性を検証した。本表面合体模型は、核反応過程の時間発展の途中において標的核+入射核子系から放出されようとする核子が近傍の核子と合体することで軽複合粒子が形成されるという仮定に基づいている。本計算手法では、まず重陽子形成から考慮し、順次核子を合体してより重い複合粒子が形成されると仮定する。酸素、シリコンに対する96MeV中性子入射反応および銅に対する545MeV中性子射反応実験データの解析に表面合体模型を組み込んだQMD計算を適用した。前平衡軽複合粒子生成量が増加して、エネルギースペクトルの高エネルギー端を除いて実験値との一致が改善できることを示した。さらに、応用例として、半導体メモリの宇宙線核子誘起シングルイベント現象シミュレーションに本計算模型を適用した。本現象の初期素過程は入射核子とメモリ構成元素であるシリコンとの核反応と生成される2次イオンによる電荷付与である。本研究では、シングルイベント現象に関与する生成2次イオン種の入射エネルギー依存性および臨界電荷量との関係を調べた。その結果、入射エネルギーの増加に伴って、重いイオンから軽いイオンの寄与が相対的に重要になることを見出し、また、臨界電荷量の減少とともに軽複合粒子であるα粒子の影響が効いてくることがわかった。