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反応断面積による陽子過剰核 23 Al の核半径の研究

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反応断面積による陽子過剰核 23 Al の核半径の研究 - PowerPoint PPT Presentation


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反応断面積による陽子過剰核 23 Al の核半径の研究. 埼玉大学大学院理工学研究科 物理学専攻 03SP008  菅原 浩介. 不安定核. 安定核では見られない特徴を持つ. ・ 魔法数の変化. ・ スキン構造. ・ ハロー構造. ハロー構造. 1980 年代半ばに 11 Li で発見. ハロー核の特徴. ・反応断面積が大きい ・核子の分離エネルギー Es が小さい ・バレンス核子の密度分布が長い裾を持つ→密度分布は波動関数の二乗 ・反応破砕片の運動量分布の幅が狭い→不確定性原理を反映 ・バレンス核子の軌道角運動量は s 波が支配的.

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反応断面積による陽子過剰核 23 Al の核半径の研究


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Presentation Transcript
23 al

反応断面積による陽子過剰核23Alの核半径の研究反応断面積による陽子過剰核23Alの核半径の研究

埼玉大学大学院理工学研究科

物理学専攻

03SP008 菅原 浩介

slide2
不安定核

安定核では見られない特徴を持つ

・魔法数の変化

・スキン構造

・ハロー構造

ハロー構造

1980年代半ばに11Liで発見

slide3
ハロー核の特徴

・反応断面積が大きい

・核子の分離エネルギーEsが小さい

・バレンス核子の密度分布が長い裾を持つ→密度分布は波動関数の二乗

・反応破砕片の運動量分布の幅が狭い→不確定性原理を反映

・バレンス核子の軌道角運動量はs波が支配的

23 al1
陽子ハロー候補核23Al

陽子分離エネルギー 125keV

反応断面積の増大を確認→ハロー構造が示唆

(X. Z. Cai et al., Phys. Rev. C 65 (2002) 024601)

基底状態のスピン・パリティは    ?

22Mgg.s. 0+ →バレンス陽子は1d5/2 ?

(RIPSでのg因子測定実験)

実際に23Alにはハロー構造は存在するのか?

slide5
研究の目的

23Al反応断面積を測定する

グラウバーモデルを用いて23Alの核半径を求め、

ハロー構造の存在の有無を考察する

slide6
グラウバーモデル

反応に関与する核子が多く

原子核そのものを1つのポテンシャルであると仮定

光学極限近似

反応断面積

・核子-核子散乱断面積

・ターゲットの核子密度分布

・入射核の核子密度分布

slide7
トランスミッション法

反応ターゲット前後の粒子の計数から断面積を導出する方法

検出器との反応などの補正

ターゲットなしでもトランスミッションは

100%ではない

slide8
相互作用断面積と反応断面積

相互作用断面積 反応の前後で核種が変わる反応の確率

反応断面積 非弾性散乱を含めた反応の確率

反応断面積の導出には

非弾性イベントの見積もりが必要

slide9
実験装置

理化学研究所

核破砕片分離装置(RIPS)

slide10
実験
  • マシンタイム

2004/4/08 9:00 ~ 4/14 22:20

  • 1次ビーム

28Si 135 MeV/nucleon

  • ビーム強度

6 kcps @ NaI

  • 生成ターゲット

Be (1.5 mm for target in, 4.0 mm for target out )

  • Degrader

#4 (583.06 mg/cm2, 3.1250 mrad)

  • 反応ターゲット

C 2mm (377.5 mg/cm2)

  • 2次ビームエネルギー

76 MeV/nucleon @ C中心

23 al2
23Alイベントの粒子識別

反応ターゲット前段

反応ターゲット後段

slide12
フラグメントの見積もり

EPAX2を用いてフラグメントの数を見積もった

slide13
非弾性イベントの見積もり

図の台形BCEDの部分非弾性イベントの平均として数を見積もった

slide14
結果

前段、後段での23Alのイベント数および誤差

slide15
解析結果
  • 相互作用断面積と反応断面積の結果

反応ターゲット中心でのエネルギー

反応ターゲット C 2 mm

23Alと22Mgの反応断面積は誤差の範囲で一致

slide16
Koxの経験式との比較

Koxの式と比較して実験値は

1.3~1.4倍大きい

→23Alの核半径の増大を示す

slide17
光学極限グラウバーモデルによる考察

23Alの密度分布を調和振動子型で仮定

幅パラメーター

本研究の結果と

Caiらによる結果を同時に再現

平均二乗核半径

few body
Few Bodyグラウバーモデル

入射核をコアとバレンス核子に分けてターゲットとの反応を扱うモデル

few body1
FewBodyグラウバーモデルによる考察

陽子の軌道を仮定して核半径を求めた

(d軌道)

d軌道を仮定した場合の核半径は

光学極限グラウバーモデルで求めた

核半径と誤差の範囲で一致する

(s軌道)

23Alのバレンス陽子の軌道は

d波が支配的

反応断面積はd 波を仮定した場合の方がより

実験値に近い値だった

slide20
原子核の変形度

電気四重極遷移確率から原子核の変形度を導出

23Al

一方

より

22Mg

23Alの核半径の増大には22Mgの変形が影響している

slide21
結論
  • 23Alのバレンス陽子はd 波が支配的であることが示唆される
  • 23Alの核半径は22Mgと比較すると大きいが、これは22Mgの変形によるものである
  • Few Bodyグラウバーモデルではd軌道を仮定した場合に反応断面積は実験値により近い値が得られた

23Alにはハロー構造が存在しないことが示唆される

しかし22Mgの運動量分布などについての考察が必要である

slide23
ハロー核子の軌道角運動量
  • ハロー核子の軌道は角運動量はd 軌道よりもs 軌道の方が支配的である。

シュレディンガー方程式

d軌道(l = 2)の場合はハローの生成が抑制される

slide24
入射核破砕反応

・入射核とほぼ同じ速度で破砕片が前方に飛び出す

・入射核破砕片の運動量の広がりは狭い

slide29
前段での粒子識別

→F1PPAC(F2プラスチック)

→D2磁場+F2PPAC

→F2イオンチェンバー

slide30
後段での粒子識別

→F2,F3プラスチック

→NaI

→F3イオンチェンバー

slide31
トランスミッション

F2での23Alのイベント数と

F3でZ =13のイベント数の比から

トランスミッションを求めた

slide32
前段でのイベントの選別

(1)トランスミッション

(2)F1PPACでの位置

(3)F2プラスチックのエネルギー

(4)F2イオンチェンバー(Z )

(5)TOF(A/Z )

slide33
前段でのイベントの選別

F2プラスチックのエネルギーを使った

イベントの選別

ゲート幅は  とした

slide34
前段でのイベントの選別

F2イオンチェンバー、TOFでのイベントの選択

ゲート幅は

slide35
後段でのイベントの選別

(1)F3イオンチェンバー(Z )

(2)NaI(A )

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安定核に対するKoxの半経験式

Koxの式は反応断面積の見積もりに一般的に使われているが、

ハロー核などでは実験値と合わない場合がある

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調和振動子型核子密度分布

は幅パラメーター

slide38
密度分布と核半径

平均二乗半径

規格化条件

slide39
グラウバーモデル

入射核の運動量

反応による運動量移行

slide40
核子密度分布

調和振動子型を仮定したもの

slide41
バックグラウンドの見積もり(イオンチェンバー)バックグラウンドの見積もり(イオンチェンバー)
slide42
バックグラウンドの見積もり(TOF)

バックグラウンドによるピークをフィットすることにより、メイピークのゲートに混入しているイベントの割合を見積もった

slide43
有限レンジグラウバーモデル

は有限レンジパラメーター

αは0度での散乱振幅の実部と虚部の比