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超重元素合成の実験的研究

超重元素合成の実験的研究. 埼玉大学大学院博士前期課程 物理学専攻 03SP001 秋山隆宏. 研究目的. 未知核種（新同位体）の探索 → 核図表の拡大 核の性質の系統的変化 → 魔法数、核異性体、核構造理論の検証 新元素の探索 → 周期律表の拡大. 超重元素 厳密には Z=114, N=184 の球形二重魔法核を持つ元素 液滴模型では安定に存在できない核が 殻効果によって安定化され存在する核 Z=110 を超える元素. Z=114 の閉核、 最近では 120 や 126 も候補 N= 184 （理論予想）→ 現在の実験手法では程遠い.

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超重元素合成の実験的研究

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Presentation Transcript

  1. 超重元素合成の実験的研究 埼玉大学大学院博士前期課程 物理学専攻 03SP001 秋山隆宏

  2. 研究目的 • 未知核種（新同位体）の探索 → 核図表の拡大 • 核の性質の系統的変化 → 魔法数、核異性体、核構造理論の検証 • 新元素の探索 → 周期律表の拡大 修論発表

  3. 超重元素 厳密にはZ=114, N=184の球形二重魔法核を持つ元素 液滴模型では安定に存在できない核が 殻効果によって安定化され存在する核 Z=110を超える元素 Z=114の閉核、 最近では120や126も候補 N=184（理論予想）→ 現在の実験手法では程遠い 修論発表

  4. 修論発表

  5. http://nrv.jinr.ru/nrv/ 修論発表

  6. 208Pb(58Fe, n)265Hs 208Pb(64Ni, n)271Ds 209Bi(64Ni, n)272Rg 208Pb(70Zn, n)277112 209Bi(70Zn, n)278113 自発核分裂 a 崩壊 b+ 崩壊, EC b- 崩壊 N Z N=162 修論発表

  7. 差動排気システム Heガスの領域 入射ビー ム 入射ビームの軌跡 Heガス導入 ビームストッパー（Ta） マイラフォイル 回転式標的 弾性散乱による ビーム強度モニタ 半導体検出器 　（真空領域） D1 Q1 Q2 D2 (m) 0 1 2 目的とするイオンの軌跡 Gas-filled recoil separator (気体充填型反跳分離装置） 修論発表

  8. 回転ターゲット 30cm 回転速度; 2000～3000 rpm 30 mg/cm2のカーボンフォイル上に蒸着 10 mg/cm2のカーボンフォイルでカバー 修論発表

  9. α PSD ToF α SSD box ions 焦点面検出器 MCP2 位置分解能Dx 3.75 mm Dy ±1 mm MCP1 修論発表

  10. ToF-エネルギー スペクトル ER-a相関 209Bi+64Ni reaction (Main.033, strip 13) Total 100 0.5 cps 10 Beam-like particles 1 0 5 10 15 20 25 272111 Total [ ROI = 8 - 12MeV ] 5 2.4x10-2 cps Energy / MeV Target-like particles 0 Counts per 10 keV 8 9 10 11 12 Anti-coincidence with TOF detectors 5 1.8x10-3 cps 0 8 9 10 11 12 ER-a correlation (DP=+/-1 mm, Dt=30 s) 256Lr 260Db 264Bh 268Mt 272111 5 TOF / ns 軽粒子 0 8 9 10 11 12 Energy / MeV 修論発表

  11. 208Pb(70Zn,n)277112 • 実験期間 2004/4/2 ～ 2004/5/24 693 時間 (28.9 日) • ビームエネルギー 346 MeV @ target center • Total Dose 4.4x1018 particles • Target Thickness 450 mg/cm2 • イベント数 2 • e 0.8 • s 0.44+0.59-0.29 pb 修論発表

  12. 277112 CN 277112 CN a a 11.09 ± 0.07 MeV 1.10 ms 11.32 ± 0.04 MeV 1.22 ms 273Ds 273Ds a a 11.14 ± 0.04 MeV 0.52 ms 11.15±0.07MeV 39.9 ms 269Hs 269Hs a a 9.17 ± 0.04 MeV 14.19 s 9.25 ± 0.07 MeV 0.270 s 265Sg 265Sg a a 8.71 ± 0.04 MeV 23.02 s 8.70 ± 0.04 MeV 79.9 s 261Rf 261Rf 197.3 MeV 2.97 s 156.3 MeV 8.3 s 観測された崩壊連鎖(Z=112) 修論発表

  13. 103 102 101 257No 265Sg 269Hs 261Rf 100 T_decay (s) 10-1 10-2 277112 273Ds 10-3 10-4 中性子数 修論発表

  14. 209Bi(70Zn,n)278113 • 実験期間 2003/9/5 ～ 2003/12/29 2004/7/8 ～ 2004/8/2 1920 時間 (80 日) • ビームエネルギー 349 MeV @ target center • Total Dose 1.7x1019 • Target Thickness 480 mg/cm2 • イベント数 1 • e0.8 • s55 +154-47 fb 修論発表

  15. 278113 CN a 11.68 MeV 344μs 30.49 mm 274Rg a 11.15 MeV 9.260 ms 30.40 mm 270Mt a 10.03 MeV 7.163 ms 29.79 mm 266Bh a 9.08 MeV 2.469 s 30.91 mm 23-July-2004 18:55 (JST) Elab (70Zn) = 349.5 MeV 262Db 204.05 MeV 40.9 s 30.25 mm 観測された崩壊連鎖(Z=113) 修論発表

  16. 生成断面積が非常に小さい 113番元素では80日で1イベント観測 さらに重い元素を合成するためには 最適な入射粒子のエネルギーEoptを選ばなくてはならない 修論発表

  17. エネルギー ダイアグラム 修論発表

  18. GSI RIKEN LBNL 208Pb(64Ni, n)271Ds 209Bi(64Ni, n)272Rg 修論発表

  19. Moller&Nix 2.92 MeV Myer&Swiatecki 1.32 MeV KTUY2005-0.11 MeV 最適な入射エネルギー Eopt = 368.4 +0.2-0.2MeV 修論発表

  20. AZX AZER A+1ZCN a 284115 未知核 A-4Z-2Y A-4Z-2Y 283114 a 未知核 A-8Z-4Z A-8Z-4Z A-8Z-4Z 既知核 A-12Z-6Z’ A-12Z-6Z’ s.f. 既知核に到達する前に自発核分裂を起こした場合 実験的確認ができない 修論発表

  21. イオン 修論発表

  22. 蒸発残留核 核分裂片 修論発表

  23. 結論 • 277112を2イベント観測 中性子数N=162の閉核の示唆 • 278113を1イベント観測 初めての実験的確認 Z=114の元素を合成するのに最適な 入射エネルギーの決定Eopt = 368.4 +0.2-0.2 MeV 新しい検出器のR&D ING 修論発表

  24. 修論発表

  25. Theoretical estimation of cross section Phys. Rev. C 71(2005) 014602 W. J. Swiatecki et al. 修論発表

  26. Beam GARIS 10-2 10-1 100 101 102 [Pa] Target Chamber 差動排気システム Top View MBP 280 l/sec 140 l/sec TMP 280 l/sec 140 l/sec Side View 修論発表

  27. Hot fusion reaction Cold fusion reaction Cross section systematics 修論発表

  28. Schematic view of MCP 修論発表

  29. AZX AZER A+1ZCN a崩壊 未知核 A-4Z-2Y A-4Z-2Y a崩壊 未知核 A-8Z-4Z A-8Z-4Z a崩壊 既知核 A-12Z-6Z’ A-12Z-6Z’ A-16Z-8Z’’ 同定方法 • 崩壊の親子関係 位置,崩壊エネルギー相関 修論発表

  30. Efficiency(e) of GARIS 修論発表

  31. 実験手法 (蒸発残留核) 修論発表

  32. CSM加速タンク RILAC 加速タンク 可変周波数RFQ 18GHz ECR イオン源 GARIS 理研線形加速器(RILAC) 修論発表

  33. GARISの動作原理 PHe-gas～ 85 Pa V0 = c/137 修論発表

  34. 271Ds 2002年 7月, 9月, 11月 (40日) ビーム 64Ni : 0.4～1 pmA ターゲット 208Pb :190～250 mg/cm2 e (GARIS) 0.8 合計 4.114 events (cf. 13 atoms at GSI) 修論発表

  35. Excitation function of 271Ds Epeak = 313.1 MeV s = 16.5 pb Moller & Nix Myer & Swiatecki KTUY2005 修論発表

  36. CN 271110 46.0 ms 10.441 MeV 267Hs a a a a a a a a a a 1.16 s 9.728 MeV 263Sg 5.998 s 9.307 MeV 259Rf CN 272110 255No 239 ms 10.712 MeV 267Hs 251Fm 66 ms 10.089 MeV 263Sg 48 ms 10.830 MeV 259Rf 2.714 ms 10.461 MeV 255No 58.4 ms 7.727 MeV 251Fm 271Dsの核異性体の確認 267Hs核異性体の存在の可能性 修論発表

  37. 272Rg 2003年 2/12～5/12 (50日) ビーム 64Ni : 0.7～1.8 pmA ターゲット 209Bi : 210～310 mg/cm2 合計 9.4611 events (cf.6 atoms at GSI) 修論発表

  38. Excitation function of 272Rg Epeak = 318.9 MeV s = 3.8 pb 修論発表

  39. a a a a a a a a a CN CN 272111 272111 8.89 ms 10.96 MeV 7.11 ms 10.82 MeV 268Mt 268Mt 26.18 ms 2.76 MeV 0.715 ms 10.28 MeV CN 272111 264Bh 264Bh 2.82 ms 11.31 MeV S.F. 0.54 s 9.57 MeV 268Mt 0.97 s 208 MeV 260Db 44 ms 10.78 MeV S.F. 264Bh 1.71 s 231 MeV 0.44 s 9.58 MeV 260Db 48.46 s 8.81 MeV 256Lr 264Bh, 260Dbの自発核分裂 260Dbの核異性体の存在 修論発表

  40. 208Pb(50Ti, n)257Rf 209Bi(58Ti, n)258Db NUCLEAR REACTION VIDEO Project http://nrv.jinr.ru/nrv/ 修論発表

  41. 208Pb(54Cr,n)261Sg 209Bi(54Cr, n)262Bh 修論発表

  42. 208Pb(58Fe, n)265Hs 209Bi(58Fe, n)266Mt 修論発表

  43. 208Pb(64Ni, n)271Ds 修論発表

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