高エネルギーガンマ線観測による複合核脱励起過程の研究

鉄よりも重い元素の中性子捕獲反応率は、星の中での元素合成過程を理解する上で重要な基礎データであるが、特に短寿命の中性子過剰な原子核では直接測定を行うことは現在の技術では不可能である。そのため、理論計算を用いて反応率を求めることになるが、中性子捕獲反応で生成される複合核のガンマ線等を放出して冷える過程（脱励起過程）の計算に不確かさが大きいため、高い精度で反応率を予想することも困難である。本研究では反応率の予測精度を向上するために必要になる複合核の脱励起過程の理解を進めるため、一度に多くの中性子過剰な複合核を生成することができる核分裂に伴って放出されるガンマ線を高精度で観測する手法の確立を目指す。このため、同一の核分裂事象で核分裂片（複合核）、複合核から直ちに放出される即発ガンマ線、複合核の脱励起過程で生成される核異性体から遅れて放出される遅発ガンマ線の同時計測を実現させる。本年度は、即発ガンマ線測定用のLaBr3シンチレーション検出器からの信号を処理することができる既存のデータ収集装置に核分裂片や遅発ガンマ線測定用の半導体検出器からの信号を処理できる機能を追加する更新を行った。エネルギー分解能と耐放射線性を両立できる太陽電池を核分裂片検出器として使用することとし、キュリウム248の自発核分裂からの核分裂片やガンマ線を用いて測定を行い、太陽電池からの信号とLaBr3シンチレーション検出器からの信号を処理して、核分裂片と即発ガンマ線の同時計測に成功した。

鉄よりも重い元素の中性子捕獲反応率は、星の中での元素合成過程を理解する上で重要な基礎データであるが、特に短寿命の中性子過剰な原子核では直接測定を行うことは現在の技術では不可能である。そのため、理論計算を用いて反応率を求めることになるが、中性子捕獲反応で生成される複合核のガンマ線等を放出して冷える過程（脱励起過程）の計算に不確かさが大きいため、高い精度で反応率を予想することも困難である。本研究では反応率の予測精度を向上するために必要になる複合核の脱励起過程の理解を進めるため、一度に多くの中性子過剰な複合核を生成することができる核分裂に伴って放出されるガンマ線を高精度で観測する手法の確立を目指す。このため、同一の核分裂事象で核分裂片（複合核）、複合核から直ちに放出される即発ガンマ線、複合核の脱励起過程で生成される核異性体から遅れて放出される遅発ガンマ線の同時計測を実現させる。本年度は、即発ガンマ線測定用のLaBr3シンチレーション検出器からの信号を処理することができる既存のデータ収集装置に核分裂片や遅発ガンマ線測定用の半導体検出器からの信号を処理できる機能を追加する更新を行った。エネルギー分解能と耐放射線性を両立できる太陽電池を核分裂片検出器として使用することとし、キュリウム248の自発核分裂からの核分裂片やガンマ線を用いて測定を行い、太陽電池からの信号とLaBr3シンチレーション検出器からの信号を処理して、核分裂片と即発ガンマ線の同時計測に成功した。