中性子過剰核の特異な構造を通じた核子間対相互作用の解明

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本研究の目的は、Mg同位体の系統的な準位構造の解明を行うことで、中性子過剰な原子核の構造を明らかにすることである。特に、本研究では中性子過剰な31Mgの準位構造を詳細に調べた。31Mgを含む中性子過剰な中性子数20近傍の質量領域は、安定核付近の原子核構造を非常によく説明してきた殻模型では説明できない状態が報告されており、注目を集めている。その構造を解き明かすために、様々な手法を用いて実験が行われてきた。しかし、31Mgについて詳細に明らかになっているのはほぼ基底状態に限られ、励起状態については基本的物理量であるスピン・パリティさえわかっていなかった。本研究では、昨年度カナダのTRIUMF研究所で、スピンを空間的にそろえた31Naのベータ崩壊によりそこから放出されるベータ線の非対称度を測定し、31Mgの励起状態のスピン・パリティを一度に決定する実験を行った。その解析の結果、31Mgの励起状態の5つの正パリティの状態のスピンを決定し、それに加え、過去に報告されていなかった11のガンマ遷移と2つの励起状態を新たに発見した。実験では31Mgに加えて、30Mgについてもデータを得ることができ、新たに３つの状態についてスピン・パリティを決定するなど大幅に準位構造を更新した。得られた準位構造について、その構造を調べるため理論計算と比較を行い、それぞれ30Mgと31Mgの励起状態における特徴的な構造が明らかとなった。30Mgでは、殻模型で説明できる状態と大きく変形した状態が比較的近い励起エネルギーで混在していることが分かった。31Mgでは、大きく変形した状態やそれが回転運動をしているという集団運動状態が低励起に存在するとともに、殻模型的な状態もやや高い励起エネルギーに存在していることが明らかとなった。