エキゾチック核の励起状態の構造解明に向けた革新的な蓄積リング法の開拓

开发创新的存储环方法来阐明奇异核的激发态结构

• 批准号: 21H04461
• 负责人: 山口 貴之
• 金额: $ 26.71万
• 依托单位: Saitama University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-05 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04461/
• 关键词: 蓄積リング; 多価イオン; 半径; 寿命

陽子/中性子比が極めて異なるエキゾチック原子核の構造進化は、量子多体系としての原子核構造そのものの興味のみならず、中性子星などの極限下の宇宙元素合成における素過程を左右するホットな話題である。本研究は、蓄積リングを用いて、通常のビームライン実験では不可能な、新しい実験方法論を確立する。具体的には、電子を纏わないエキゾチック核を蓄積リングに貯蔵し、変形共存として知られる長寿命励起状態の質量と寿命を飛行中に観測する。同時に、この識別された励起状態を直接ビームとして使用し断面積測定することで、基底状態と励起状態の半径を独立に決定する。2022年度はコロナ禍にも関わらず、QST-HIMACにて断面積測定のビームタイムを4回、検出器テストのビームタイムを3回、消化することができた。理研の蓄積リングは効率向上を目指してキッカー電磁石の改良を行っている。放電に強いキャパシタンスを導入し、動作確認した。関連して、キッカー位置にて分散整合を確認するためのプラスチックシンチレータ位置検出器を完成させた。HIMAC加速器のビーム（Kr 200MeV/u）を用いてPPACと同レベルの位置分解能~1mmを得た。実機の製作も完了しており2023年秋にはインストール予定である。また、飛行時間と全エネルギー測定用にGAGG(Ce)結晶シンチレータを使ったコンパクトな検出器を開発した。時間分解能<50ps, エネルギー分解能1%(FHHM)を達成した。この検出器を蓄積リング内に導入することでさらに効率を向上できる。HIMACにおける断面積測定のPilot実験は、80Kr, 84Kr, 86Krに対して荷電変化断面積のエネルギー依存性を500MeV/uまで測定完了した。断面積を1%の精度で決定することができた。断面積については装置、方法論とも準備完了した。

具有截然不同的质子/中子比的奇异核的结构演化是一个热门话题，它不仅对作为量子多体系统的核结构本身感兴趣，而且还影响中子星等极端条件下宇宙核合成的基本过程。这项研究使用存储环建立了一种新的实验方法，这是普通光束线实验不可能实现的。具体来说，我们将在存储环中存储没有电子的奇异核，并观察飞行过程中称为变形共存的长寿命激发态的质量和寿命。同时，通过使用识别的激发态作为直射束测量横截面，独立地确定基态和激发态的半径。在 2022 财年，尽管发生了冠状病毒大流行，我们仍能够使用 QST-HIMAC 进行四个光束时间的横截面积测量和三个光束时间的探测器测试。 RIKEN 的存储环正在改进其踢脚电磁铁以提高效率。我们引入了耐放电电容并确认了其操作。相关地，我们完成了一个塑料闪烁体位置探测器，用于确认踢脚位置的色散匹配。使用 HIMAC 加速器束 (Kr 200MeV/u)，我们获得了约 1 mm 的位置分辨率，与 PPAC 处于同一水平。实际机器的生产已经完成，预计于 2023 年秋季安装。我们还开发了一种紧凑型探测器，使用 GAGG(Ce) 晶体闪烁体进行飞行时间和总能量测量。实现时间分辨率 <50 ps 和能量分辨率 1% (FHHM)。通过将该检测器合并到存储环中可以进一步提高效率。 HIMAC 截面积测量的先导实验完成了 80Kr、84Kr 和 86Kr 电荷变化截面能量依赖性高达 500 MeV/u 的测量。横截面积的测定精度可达1%。关于横截面积，设备和方法都已准备好。

项目成果

Bρ-defined isochronous mass spectrometry: An approach for high-precision mass measurements of short-lived nuclei

Bρ 定义的等时质谱：一种短寿命核的高精度质量测量方法

• DOI: 10.1103/physrevc.106.l051301
• 发表时间: 2022
• 期刊: Phys. Rev. C
• 作者: M. Wang;M. Zhang;X. Zhou;Y. H. Zhang;Yu. A. Litvinov;H. S. Xu;R. J. Chen;H. Y. Deng;C. Y. Fu;W. W. Ge;et al.
• 通讯作者: et al.

Development of mirror-type MCP detectors for mass measurements at the Rare-RI Ring

开发用于 Rare-RI 环质量测量的镜面型 MCP 探测器

• DOI: 10.7566/jpscp.35.011023
• 发表时间: 2021
• 期刊: JPS Conf. Proc.
• 作者: Z. Ge;S. Naimi;D. Nagae;Y. Abe;S. Omika;T. Uesaka;F. Suzaki;H. Li;Y. Yamaguchi;M. Wakasugi;K. Wakayama;T. Yamaguchi;A. Ozawa;H. Arakawa;K. Inomata;T. Kobayashi;K. Nishimuro;S. Suzuki;T. Moriguchi;D. Kamioka;M. Mukai;M. Amano;A. Kitag
• 通讯作者: A. Kitag

Masses of exotic nuclei

• DOI: 10.1016/j.ppnp.2021.103882
• 发表时间: 2021-05
• 期刊: Progress in Particle and Nuclear Physics
• 影响因子: 9.6
• 作者: Takayuki Yamaguchi;H. Koura;Y. Litvinov;M. Wang

稀少RIリングのためのGAGG:Ceシンチレータを用いた重イオンビーム飛行時間兼全エネルギー検出器の開発

使用 GAGG:Ce 闪烁体开发稀有 RI 环的重离子束飞行时间和总能量探测器

• 发表时间: 2022
• 作者: Ogawa Shoya;Matsumoto Takuma;Kanada-En'yo Yoshiko;Ogata Kazuyuki;篠崎稔
• 通讯作者: 篠崎稔

反応断面積測定のための固体重水素標的の開発

开发用于反应截面测量的固体氘靶

• 发表时间: 2022
• 作者: C. W. Chuang ;T. Kawakami;Y. Saruta;T. Kato;K. Sugawara;K. Nakayama;S. Souma;M. Kitamura;K. Horiba;H. Kumigashira;A. Chainani;T. Takahashi;and T. Sato;小林雅俊;Kensuke Homma et al.;市來淨與;T. K. Sako;Satoshi Hamaguchi;金﨑奎;星野公邦;K. Ogata;矢野朝陽
• 通讯作者: 矢野朝陽