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甲南大学大学院自然科学研究科 物理学専攻　宇宙核物理研究室 近藤　壮雄

宇宙核物理連絡協議会 第 3 回研究戦略ワークショップ 2010.11.05 (Fri). 光中性子反応による Pb 同位体の E 1, M 1 断面積測定. 甲南大学大学院自然科学研究科 物理学専攻　宇宙核物理研究室 近藤　壮雄. 宇宙核物理連絡協議会 第 3 回研究戦略ワークショップ 2010.11.05 (Fri). 光中性子反応による Pb 同位体の E 1, M 1 断面積測定. 目 次 1. はじめに 2. 実験 (1) ~ 原理 ~ 3. 実験 (2) ~ 装置 ~ 4. 結果 5. まとめ.

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甲南大学大学院自然科学研究科 物理学専攻　宇宙核物理研究室 近藤　壮雄

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  1. 宇宙核物理連絡協議会 第3回研究戦略ワークショップ2010.11.05 (Fri) 光中性子反応によるPb 同位体の E1, M1 断面積測定 甲南大学大学院自然科学研究科 物理学専攻　宇宙核物理研究室 近藤　壮雄

  2. 宇宙核物理連絡協議会 第3回研究戦略ワークショップ2010.11.05 (Fri) 光中性子反応によるPb 同位体の E1, M1 断面積測定 目 次 1. はじめに 2. 実験 (1) ~原理~ 3. 実験 (2) ~装置~ 4. 結果 5. まとめ 近藤壮雄、宇都宮弘章、秋宗秀俊、 岩本ちひろ、岡本明之、山県民穂、 原田秀郎A、北谷文人A、 豊川弘之B、Y.-W. Lui C 甲南大、原子力機構A、産総研B、Texas A&MC

  3. 宇宙核物理連絡協議会 第3回研究戦略ワークショップ2010.11.05 (Fri) 1. はじめに

  4. 宇宙核物理連絡協議会 第3回研究戦略ワークショップ2010.11.05 (Fri) はじめに (目的・背景) • 魔法数近傍核・中性子しきい値近傍に着目した光中性子反応(g , n) 断面積測定 • 宇宙核物理における元素合成過程の研究には、s-, r-process において経由する原子核の放射性中性子捕獲反応 (n, g ) の反応断面積が必要。 • ガンマ線強度関数 • 中性子捕獲反応断面積の理論的評価に必要な統計的物理量の一。 • 中性子しきい値のエネルギー領域は GDR の tail ・・・。 • GDR 領域においては古くから盛んに研究が行なわれている。 • 実験データが少ない + 精度が悪い。 • 中性子しきい値近傍におけるガンマ線強度関数が必要！ • 精度のよい断面積データが求められる。 1. はじめに

  5. 宇宙核物理連絡協議会 第3回研究戦略ワークショップ2010.11.05 (Fri) はじめに (目的・背景) • 特に魔法数近傍核では、中性子しきい値近傍にPigmy E1, Giant M1遷移強度の存在が報告されている。 • Double-Magic 核を含む 208, 207, 206Pb (Z = 82, N ~ 126) の光中性子反応断面積の測定を行なった (2008.10 @ 産総研)。 1. はじめに

  6. 宇宙核物理連絡協議会 第3回研究戦略ワークショップ2010.11.05 (Fri) はじめに (目的・背景) • 208Pb の中性子しきい値近傍に、M1強度の存在が報告されている [1 – 2]。 • このM1強度の寄与の大きさを知り、ガンマ線強度関数の構造を明らかにするために、E1, M1遷移強度を個別に知りたい。 Sn = 7.368 MeV [2][1] M1 strength [1]7.4-8.25 MeV C.D. Bowmanet al., Phys. Rev. Lett.25, 1302 (1970)by (g , n) reaction [2]7.1-7.4 MeV T. Shizumaet al., Phys. Rev.C 78, 061303 (2008)by (gpol, g ’) reaction 1. はじめに

  7. 宇宙核物理連絡協議会 第3回研究戦略ワークショップ2010.11.05 (Fri) はじめに (目的・背景) • 中性子チャンネルにおける E1, M1遷移の分離 • 先行研究 D(gpol, n) 反応の E1, M1遷移断面積分離測定により方法論を確立 (C. Iwamoto et al.)。 • 208, 207, 206Pb(g, n) 反応全断面積測定の次段階 • D(gpol, n) 反応の方法を用いて、208, 207Pb 核の励起モード毎 (特に E1, M1遷移) の部分断面積の分離測定を試みた。 → 今回、初めて重い核に適用。 • 本講演では、2010年5月に産業技術総合研究所のレーザー逆コンプトンガンマ線を用いて行なわれた208, 207Pb(gpol, n) 反応におけるE1, M1遷移断面積分離測定実験の結果 (preliminary) を報告する。 1. はじめに

  8. 宇宙核物理連絡協議会 第3回研究戦略ワークショップ2010.11.05 (Fri) 2. 実験 (1) ~原理~

  9. 208, 207Pb(g , n) 反応におけるE1遷移とM1遷移 光核反応において、ガンマ線による励起モードは E1, M1遷移以外にも存在するが、その寄与は小さく、無視できると仮定。 208, 207Pb(g , n) 反応における E1遷移と M1遷移の違い・・・。 スピン・パリティーの選択則、ガンマ線遷移則から、放出中性子の軌道角運動量 Ln が異なる。 中性子しきい値近傍の 208, 207Pb(g , n) 反応では、 E1遷移 : Ln = 0, 2 M1遷移 : Ln = 1, 3 の値をとりうる。 今回の解析では、軌道角運動量　　　　 の中性子放出の寄与は小さく、無視できると仮定。 解析が単純化できる。 E1遷移 → Ln = 0 M1遷移 → Ln = 1 宇宙核物理連絡協議会 第3回研究戦略ワークショップ2010.11.05 (Fri) 2. 実験 (1) ~原理~

  10. 宇宙核物理連絡協議会 第3回研究戦略ワークショップ2010.11.05 (Fri) 208, 207Pb(g , n) 反応におけるE1遷移と M1遷移 • 今回の解析における仮定 : • E1遷移 → Ln = 0 • M1遷移 → Ln = 1 • 直線偏光ガンマ線による光中性子反応 (gpol, n) : • 反応中性子の軌道角運動量 Lnと放出角度分布に相関。 • Ln = 0 → 等方的な分布。 • Ln = 1 → 偏光方向に偏った分布。 直線偏光ガンマ線 直線偏光ガンマ線 2. 実験 (1) ~原理~

  11. 宇宙核物理連絡協議会 第3回研究戦略ワークショップ2010.11.05 (Fri) E1・M1遷移分離測定用中性子検出器 ホウ素入りポリエチレン(Background 中性子遮蔽用) Y// カドミウムシート(Background 中性子遮蔽用) Y⊥ ポリエチレン(中性子減速材) Y⊥ 3He 比例計数管(中性子検出器) Y// 2. 実験 (1) ~原理~

  12. S RM1 宇宙核物理連絡協議会 第3回研究戦略ワークショップ2010.11.05 (Fri) 光中性子反応におけるE1遷移・M1遷移の分離測定 • 全断面積 stotに対する E1, M1遷移断面積 sE1, sM1の比率 RE1, RM1 は、非対称性パラメーター Sと相関がある。 2. 実験 (1) ~原理~

  13. 宇宙核物理連絡協議会 第3回研究戦略ワークショップ2010.11.05 (Fri) 3. 実験 (2) ~装置~

  14. 宇宙核物理連絡協議会 第3回研究戦略ワークショップ2010.11.05 (Fri) 産業技術総合研究所計測フロンティア研究部門・電子加速器施設 電子蓄積リング TERAS • Electron EnergyEe = 645.2 – 716.4 MeV(Eg top = 7.75 – 9.05 MeV) • Beam CurrentIe = 628 – 46 mA 3. 実験 (2) ~装置~

  15. 宇宙核物理連絡協議会 第3回研究戦略ワークショップ2010.11.05 (Fri) レーザー逆コンプトンガンマ線(LCS-g ray) • 準単色性・高偏光度・エネルギー可変性を有するガンマ線源。 FWHM = 4.58 – 11.7 % 3. 実験 (2) ~装置~

  16. 宇宙核物理連絡協議会 第3回研究戦略ワークショップ2010.11.05 (Fri) 実験配置図 (g , n) 反応断面積 3. 実験 (2) ~装置~

  17. 宇宙核物理連絡協議会 第3回研究戦略ワークショップ2010.11.05 (Fri) ターゲット試料 • 試料は単体の Pb 濃縮同位体シート状の試料をペレット状 (f = 8.0 mm) にプレスして使用 • 濃縮度 • 208Pb : 99.70 % (1988.8 mg/cm2) [Konan Univ.] 98.40 % (17082.7 mg/cm2) [JAEA グループより借用] • 207Pb : 99.10 % (6927.8 mg/cm2) [Konan Univ.] 3. 実験 (2) ~装置~

  18. 宇宙核物理連絡協議会 第3回研究戦略ワークショップ2010.11.05 (Fri) 4. 結果

  19. S RM1 宇宙核物理連絡協議会 第3回研究戦略ワークショップ2010.11.05 (Fri) pol 208, 207Pb(g, n) 反応における反応中性子の空間的異方性 • 非対称性パラメーター Sの測定結果。 4. 結果

  20. 宇宙核物理連絡協議会 第3回研究戦略ワークショップ2010.11.05 (Fri) 208, 207Pb(g , n) 反応断面積 Preliminary Preliminary Sn = 7.368 MeV Sn = 6.738 MeV 7.55, 7.99 MeV [1] ~ 7.5 MeV [3] • 4 Energy PointsEg top = 7.75 – 9.05 MeV • Statistical Errors : 1.4 – 4.8 % • Cross section ratio (M1 transition)RM1 = 1.7 – 10.0 % • 4 Energy PointsEg top = 7.35 – 8.70 MeV • Statistical Errors : 2.5 – 10.8 % • Cross section ratio (M1 transition)RM1 = 0 – 15.9 % [1]C.D. Bowmanet al., Phys. Rev. Lett.25, 1302 (1970) [3] L.R. Medskeret al., Phys. Rev.C 9, 709 (1974) 4. 結果

  21. 宇宙核物理連絡協議会 第3回研究戦略ワークショップ2010.11.05 (Fri) 5. まとめ

  22. 宇宙核物理連絡協議会 第3回研究戦略ワークショップ2010.11.05 (Fri) まとめ • 208, 207Pb(gpol, n) 反応におけるE1, M1遷移断面積の分離測定を行なった。 • M1強度の存在が確認: 中性子に空間的非対称性が観測。 • しかし現時点での結果は、全ガンマ線強度に対する割合は高々 16 %。その寄与は大きいものではないことを示唆する。 今後の予定 • 最終的な反応断面積を求める。 • 現時点での反応断面積は preliminary。 • 　　　　 の考慮、中性子の検出効率、LCS ガンマ線の偏光度など・・・。 • E1 ガンマ線強度関数の微視的計算モデルを用いるなど理論計算により、中性子しきい値近傍におけるガンマ線強度関数の GDR に対する余剰 E1成分, M1成分を求め、今回の実験結果と比較・考察する。 5. まとめ

  23. 宇宙核物理連絡協議会 第3回研究戦略ワークショップ2010.11.05 (Fri) 以上 ~ ご清聴ありがとうございました ~

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