Comprehensive research of cluster formation in nuclear matter

核物质团簇形成的综合研究

基本信息

批准号：
21H04975
负责人：
上坂友洋
金额：
$ 408.43万
依托单位：
Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Specially Promoted Research
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-05-18 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究では、核物質内で陽子や中性子が「クラスター」構造を形成する現象を、ノックアウト反応と呼ばれる研究手法を用いて解明する。2021年度は逆運動学ノックアウト反応実験のための検出器アレイ建設着手、反応理論研究、及び新規実験提案を行った。TOGAXSI(戸隠)と名付けられた、逆運動学クラスターノックアウト実験に特化した検出器アレイは、粒子飛跡を決定するシリコンストリップ検出器と粒子エネルギーを測定するGAGG:Ceシンチレータにより構成される。2021年8月にHIMACで加速される陽子及びアルファ粒子ビームを用いて性能評価実験を行った。その結果、シリコンストリップ検出器のノイズレベルはエネルギー損失等価で高々4 keVであり、本課題の要求を満たしていることが確認された。また、GAGG:Ceシンチレータは、28mm角の感応面積を持つ光ダイオードを光検出に用いた場合、100 MeVの陽子に対して⊿E/E=0.5%と本研究の要求を十分上回る性能を発揮することを明らかにした。これを受け、2021年12月に開催されたRIBFの国際プログラム・アドバイザリー委員会にTOGAXSI建設プロポーザルを提出した。プロポーザルは国際委員会で高く評価され、強い後押しを受けている。並行して、クラスターノックアウト反応理論の研究を進めた。特に束縛エネルギーが小さい、脆いクラスターのノックアウト反応を記述する新反応模型CDCCIA(連続状態離散化チャネル結合インパルス近似)を開発した。これにより、α粒子のような固いクラスターに限らず、d, t, 3Heといった様々なクラスターをノックアウトする反応を理論的に記述する大きな枠組みが構築された。以上に加え、クラスターノックアウト反応機構の基盤研究を目的とした計画を大阪大学RCNP国際共同研究・共同利用プロジェクトとして提案し、高い評価を得て採択された。

在这项研究中，我们将使用一种称为敲除反应的研究方法来阐明质子和中子在核材料内形成“簇”结构的现象。 2021年，我们开始构建用于逆运动学淘汰反应实验的探测器阵列，开展反应理论研究，并提出新的实验。专门用于逆运动学簇淘汰实验的探测器阵列，名为 TOGAXSI (Togakushi)，由用于确定粒子轨迹的硅条探测器和用于测量粒子能量的 GAGG:Ce 闪烁体组成。 2021年8月，我们使用在HIMAC加速的质子和α粒子束进行了性能评估实验。结果证实，硅条探测器的噪声水平相当于能量损失最多为4 keV，满足本项目的要求。此外，当使用敏感面积为28 mm见方的光电二极管进行光电探测时，GAGG:Ce闪烁体表现出完全超出本研究要求的性能，对于100 MeV质子，⊿E/E=0.5%。。作为回应，我们向 2021 年 12 月举行的 RIBF 国际项目咨询委员会提交了 TOGAXSI 建设建议。该提案得到了国际委员会的高度评价并得到大力支持。与此同时，开展了簇击倒反应理论研究。特别是，我们开发了一种新的反应模型CDCCIA（连续状态离散通道耦合脉冲近似）来描述具有小结合能的脆性团簇的敲除反应。因此，我们构建了一个大的框架，从理论上描述不仅可以消除诸如 α 粒子之类的硬团簇，还可以消除诸如 d、t 和 3He 等各种团簇的反应。除此之外，我们还提出了作为大阪大学RCNP国际联合研究/利用项目进行簇敲除反应机制基础研究的计划，该计划得到了高度评价。