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TRIAC - 加速された短寿命核による物理 -

TRIAC - 加速された短寿命核による物理 -. 安定（準安定）な原子核： 約３００種. 2000 年までに発見された短寿命核： 約２７００種 存在限界までの数： 約６０００種（？）. ・短寿命核の性質 ・重元素の起源 ・短寿命核プローブ. 陽子数. 中性子数. 短寿命核ビーム実験施設 RIBF と TRIAC. 質量分離装置. イオン源. 一次ビ − ム ( おもに重イオン ) 加速器. 一次ビ − ム ( おもに陽子 ) 加速器. 質量分離装置. 生成標的. 生成標的. 再加速器. 実験装置. In- flight- 方式.

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Presentation Transcript

  1. TRIAC -加速された短寿命核による物理- 安定（準安定）な原子核：約３００種 2000年までに発見された短寿命核：約２７００種 存在限界までの数：約６０００種（？） ・短寿命核の性質 ・重元素の起源 ・短寿命核プローブ 陽子数 中性子数

  2. 短寿命核ビーム実験施設RIBFとTRIAC 質量分離装置 イオン源 一次ビ−ム (おもに重イオン)加速器 一次ビ−ム (おもに陽子) 加速器 質量分離装置 生成標的 生成標的 再加速器 実験装置 In- flight- 方式 ISOL- 方式 実験装置 国内：TRIAC 国外：Louvain-la-Neuve, REX-ISOLDE, GANIL, ISAC, HRIBF, EXCYT,BEARS,... (計画中)ISAC-II, SPIRAL-II, MAFF,.. 日本：RIPS, RIBF, CRIB, JAEA-RMS 国外：GANIL. MSU, GSI, Dubna,Notre Dame, Texas A&M,... (計画中)GSI-FAIR, ... ・中高エネルギ−, 短時間質量分離, 中強度 [核物理] 　核反応機構（破砕反応、核子移行反応） 　核構造（未知核探索、二次核反応） [天体核物理] 　核反応率の間接測定（r-過程, rp-過程, CNOサイクル） [学際領域] 　多重トレ−サ−による生体機能、照射効果、… ・高品質ビ−ム, 加速エネルギ−可変, 高強度 [核物理] 　核反応機構（融合反応、核子移行反応） 　核構造（ク−ロン励起、スピン偏極、レ−ザ−） 　超重元素生成機構 [天体核物理] 　核反応率の直接測定（r-過程, rp-過程, CNOサイクル） [学際領域] 　新物質探索、重元素の化学的性質、生物機能、…

  3. TRIAC(Tokai Radioactive Ion Accelerator Complex) http://triac.kek.jp

  4. 100Sn 陽子 中性子 I. Hamamoto et al., P.R.C48(1993)R960 22C 陽子 中性子 アイソスピンを変える：中性子過剰核での構造変化 中性子が過剰な核では ・中性子を束縛するポテンシャルが浅くなり ・外縁部で緩やかになる ・弱く束縛された中性子集団 ・vpn > vpp ~ vnn: 2%強い ・r ∼ 一定(~3x1014 g/cm3)

  5. 中性子過剰核の特異な性質 魔法数：軌道角運動量とスピンの相互作用 112 70 核子多体系に対する 統一的理解 40 短寿命核による実験的研究 ・分光 ・反応機構 スピン・軌道相互作用が無いポテンシャル エキゾチック核のポテンシャル 安定核のポテンシャル 調和振動ポテンシャル ・中性子ハロ−、中性子スキン ・魔法数(2,8,20,28,50,...)の破れ、 　新魔法数の出現 ・新たなクラスタ−構造 ・中性子と陽子の独立的集団運動 ・etc.

  6. Y. Kanada-Enyo, H. Horiuchi, et al 中性子ハロー核11Liのスピン偏極核分光

  7. ネックの形成 （融合の促進？） 中性子の蒸発 （融合核の冷却） 中性子 過剰核 標的核 Bm 　融合　　　　 反応に寄与するスキン核の中性子 Bm 過剰中性子による新しい核融合過程

  8. 元素合成の理論: B2FH 1983年：ノーベル賞 1950~ E.M. Burbidge, G.R. Burbidge, W.A. Fowler, F. Hoyle

  9. 元素生成シナリオ

  10. 星の進化 • • • • • • 中性子星 ブラック ホール 星間ガス Biまでの 元素放出 環境温度（K） r-過程（数秒） p-過程（数秒） e-過程（数年） I型 超新星爆発 1010 a-過程 （〜数千年） 白色矮星 白色矮星 109 黒色矮星 Uまでの 元素放出 星の誕生 s-過程 （〜千万年） < 0.08M > 0.08M II型 超新星爆発 108 He燃焼 （〜1億年） < 0.5M 主系列星 107 < 8M < 3M 水素燃焼 （〜百億年） > 8M 巨星 (Heコア） 109 106 103 経過時間（年） (C, N, Oコア) (Mg~Caコア) (Feコア）

  11. 中性子捕獲：r-process site-dependent approach

  12. B. S. Meyer et al., Astro. J. 399(1992)656. A=80,130ピーク から求めた条件 M. terasawa et al., Astro. J. 562(2001)562. A=195ピーク形成のための中性子数密度-温度相関 ・崩壊様式、質量-->温度、密度 ・中性子捕獲断面積

  13. 核スピン偏極した短寿命核 TRIACビームの応用 ・mm単位での打込み位置制御 ・核スピン偏極したRI ・短寿命核ビームをプローブとした 　熱拡散現象の直接測定 -->イオン電池材料などの開発 LiAl, LiGa, LiIn, Li2S, La1/3-xLi3xTaO3,La2/3-xLi3xTiO3, LixM(2-x)/3TiO3 (M: La, Nb, Pr), etc. CaF, etc. ・核スピン偏極した短寿命核ビーム 　をプローブとする物質の内部場、 　結晶構造測定 -->高性能半導体素材などの開発 CdTe, CdS, ZnSe, Si, etc. 中での Ag, Cu, Br, Rb, As, Cd, In, etc.不純物 ・高強度重イオンビームの物質への 　打込み -->耐放射線素材の開発 ＊H19から可能となる研究（赤字）

  14. KEK 東海キャンパス Tandem, JAEA and J-PARC in Tokai Tokai Tokyo KEK, Tsukuba ~100 km far from Tokyo JAEA, Tokai ~ 100 km far from KEK

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