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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

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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  1. 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

  2. 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

  3. 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

  4. 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？

  5. 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

  6. 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

  7. 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

  8. 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

  9. 実験装置 理化学研究所 核破砕片分離装置（RIPS)

  10. 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

  11. 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

  12. 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

  13. 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

  14. 結果 前段、後段での23Alのイベント数および誤差

  15. 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

  16. 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

  17. 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

  18. 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

  19. 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

  20. 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

  21. 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

  22. 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

  23. 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

  24. PPAC

  25. イオンチェンバー

  26. 検出器のセットアップ

  27. 検出器のセットアップ

  28. 前段での粒子識別 法 →F1PPAC（F2プラスチック） →D2磁場＋F2PPAC →F2イオンチェンバー

  29. 後段での粒子識別 法 →F2,F3プラスチック →NaI →F3イオンチェンバー

  30. 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

  31. 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 )

  32. 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

  33. 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

  34. 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 )

  35. 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

  36. 調和振動子型核子密度分布 は幅パラメーター

  37. 密度分布と核半径 平均二乗半径 規格化条件

  38. 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

  39. 核子密度分布 調和振動子型を仮定したもの

  40. 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）

  41. 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

  42. 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

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