爆発的元素合成・第2ピーク領域に関わる中性子過剰核のベータ崩壊

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超新星爆発など中性子が大量に放出される爆発的元素合成(r過程)において、急速な中性子捕獲が進むと考えられている。このr過程において、数秒程度で軽い原子核から非常に重いウラン領域までの中性子過剰核が一挙に生成される。しかし、その詳細なメカニズムは謎に包まれており、非常に中性子過剰な原子核の半減期、中性子放出確率、質量を非常に広範囲において精度良く測定することが要となる。理化学研究所のRIBF加速器施設が完成し、大強度ウランビームを用いた重い中性子過剰核の生成・識別が可能となった。生成した中性子過剰核を効率的に捕獲し、原子核崩壊に伴い放出されるβ線,γ線,中性子を効率的に測定する装置を開発し、中性子数N=82近傍の第2ピークに関わるr過程、非常に中性子過剰な原子核の核構造研究を行う。生成した中性子過剰な原子核を両面ストリップ型半導体検出器に埋め込み、β崩壊に伴い放出される低エネルギーβ線を効率的に測定する必要がある。そこで、非常に広いダイナミック・レンジを特徴とする高性能前段増幅回路の開発に成功した。前段増幅回路、整形増幅回路、波高測定回路の読み出し回路の不足のため、新たに抵抗分割型回路の開発と時間情報による位置決定に成功した。短寿命の原子核の埋め込みに伴い生じる7ミリ秒の不感時間の問題を解決した。効率的なγ線検出を実現させるために、大型ゲルマニウム・クラスター型検出器(EURICA)を欧州から導入し、大強度ウランビームを利用した^<128>Pd近傍のβγスペクトロスコピー実験を提案した。B. Meyer氏の開発したネットワーク計算を導入したr過程のネットワーク計算を行った。また、^<48>Caビームを利用した半減期一括測定装置(CAITEN)を利用した高速βγ分光実験を行い、高速β崩壊測定に関する十分な性能を確認した。