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Fe 同位体の荷電変化断面積と 荷電半径

Fe 同位体の荷電変化断面積と 荷電半径. 埼玉大学 大学院理工学研究科 物理機能系専攻　物理学コース 11MP109 　佐藤加奈恵. ・背景 ・研究目的 ・実験（測定方法、施設、セットアップ） ・解析と結果 ・考察 ・まとめ. 内容. 核半径の測定 →不安定核特有の構造を明らかにすることができる 反応断面積測定 →核子密度分布を決定. 　　：安定核 　　： β + 崩壊する核 　　： β - 崩壊する核 　　：ハロー核. 背景. 荷電変化断面積 （ Charge Changing Cross Section : σ cc ） 陽子半径を求める.

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Fe 同位体の荷電変化断面積と 荷電半径

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  1. Fe同位体の荷電変化断面積と荷電半径 埼玉大学 大学院理工学研究科 物理機能系専攻　物理学コース 11MP109　佐藤加奈恵

  2. ・背景 ・研究目的 ・実験（測定方法、施設、セットアップ） ・解析と結果 ・考察 ・まとめ 内容

  3. 核半径の測定 →不安定核特有の構造を明らかにすることができる 反応断面積測定 →核子密度分布を決定 　　：安定核 　　：β+崩壊する核 　　：β-崩壊する核 　　：ハロー核 背景

  4. 荷電変化断面積 （Charge Changing Cross Section : σcc） 陽子半径を求める 荷電半径：電子散乱やIsotope Shift等により精度よく決まる 適用範囲が限られる そこで・・・ 背景

  5. これまでに・・・ ・28Siσccのエネルギー依存性測定 ・軽い核(9-11Be,16-18O等)のσcc測定 @300MeV/u 　→15,16Cの荷電半径を決定 Si on C target 背景 T.Yamaguchi et al., Phys.Rev. C 82 (2010) 014609 T.Yamaguchi et al., Phys.Rev.Lett. 107 (2011) 032502

  6. 重い核では適用できる？ ・Fe領域近傍安定核のσcc測定 ・陽子過剰側Fe同位体のσcc測定 研究の目的

  7. 荷電変化断面積σcc 入射核の原子番号Zが変化する確率 　→入射核の陽子分布を反映する量であると予想される トランスミッション法 反応標的前後の粒子の計数から断面積を導出する方法 Nin：入射粒子数 Nout：Zの変化しない粒子数 実験 ：反応標的ありでの ：反応標的なしでの ：単位面積当たりの粒子数

  8. 2次ビームコース 56Fe,70Ge シンクロトロン 放射線医学総合研究所(千葉県) 重粒子線がん治療装置(HIMAC) 2次ビームコース：SB2コース 1次ビーム 56Fe, 70Ge(500MeV/u) 反応標的 C(1.748 or 1.810g/cm2) Al(1.88g/cm2) 2次ビーム 51-58Fe(300MeV/u@標的中心) 実験

  9. SB2コース　検出器セットアップ 実験

  10. 粒子識別Br -TOF- DE法 Bρ-TOF-DE法 磁気剛性率(Bρ) →　双極子磁石(D2) 飛行時間(Time of Flight) →　F1F3プラスチックシンチレーター エネルギー損失(DE) →　F2Si検出器 実験

  11. ガウスフィットしてゲート ・TOF±3σ ・ΔE(F2Si,F3Si1・2)±2σ PPAC ±15mm 反応標的前段 250 104 103 230 61Co 60Co 59Co 102 58Fe 59Fe 10 F2Si dE [MeV] 57Fe 210 110 114 118 112 116 120 57Mn 56Mn F1-F3 TOF[ns] 55Mn 190 解析と結果 103 102 170 10 150 1 114 116 118 120 110 112 100 160 220 280 F1-F3 TOF [ns] F2 Si ΔE[MeV]

  12. 反応標的後段 ・Zの識別のみ Z=26をガウスフィットして ±3σでゲート Fe 103 102 Target outについても 同様の解析を行う Mn Cr V Ti Sc 解析と結果 101 1 0 6000 8000 2000 4000 IC ΔE [ch]

  13. on C target 解析と結果

  14. 安定核の荷電半径 54,56,57,58Feは荷電半径が既知 陽子分布半径を計算 ：陽子,中性子1個のrms半径 考察 さらに・・・ グラウバー理論でσccを計算

  15. グラウバー計算　～安定核～ 陽子-陽子(中性子-陽子)断面積 　過去の様々な実験により既知 標的核(12C)の密度分布 　調和振動子(HO)型を仮定 入射核の陽子密度分布 　フェルミ型を仮定 diffuseness a=0.65 に固定 Half radius Rを調整して計算 　　：衝突パラメータ　　　　　　　　 ：標的の陽子密度　　　　　　 　　：陽子-陽子断面積 ：入射核の陽子密度 　　：中性子-陽子断面積　　　　　 ：標的の中性子密度 実験値と理論値は10％以内の精度で一致！ 考察 質量依存？一定？

  16. （1）質量依存性を考えた場合 近似直線の式 他核種も依存性をもつと考えて 荷電半径を推測 ×印は経験式より導出 考察 ：参照核の荷電半径 ：参照核の質量数 56Feを参照核とした

  17. （2）傾きなしの定数と考えた場合 考察 質量依存性を考えた場合と 傾きなしの定数と考えた場合では 荷電半径は最大で約0.16fm差がある

  18. ・Fe同位体（51-58Fe）の荷電変化断面積σccを測定した・Fe同位体（51-58Fe）の荷電変化断面積σccを測定した ・安定核54,56,57,58Feについて、グラウバー計算で 既知の荷電半径からσccを計算し、実験値と比較した → 実験値と理論値は10%以内の精度で一致した → この方法が重い核でも有効であることがわかった ・断面積比の傾向から、質量依存と一定二つの場合に 　ついて不安定核のσcc実験値から荷電半径を推測した まとめ → 2つの場合では荷電半径に最大約0.16fmの差が 　　でた（約4～5%の誤差）

  19. おわり

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