ビッグバン元素合成でのベリリウム７分解反応が宇宙リチウム問題に与える影響の研究

大爆炸核合成中铍7分解反应对空间锂问题的影响研究

• 批准号: 20J14920
• 负责人: 石川 竣喜
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J14920/
• 关键词: 実験の遂行; 反応測定の成功; 標的作成; 論文投稿

本研究では、前年度の研究成果を踏まえて7Li+3He→8Be+d反応の測定実験を行う方針を固めた。実験では反応測定用のフッ化リチウム標的、バックグラウンド差し引き用の炭素標的、テフロン標的、マイラー標的、そして高純度フッ化リチウム６標的を使用する。それらに加えて、焦点面検出器の較正用にマグネシウム標的を購入した。２０２１年６月に日本原子力開発機構（JAEA）のタンデム加速器施設を用いて、テスト実験を行った。実験の目的として、①弾性散乱事象を用いた標的厚の導出、②焦点面検出器較正用のマグネシウム標的のテスト、③本実験に向けた7Li(3He,d)8Be(p)7Li反応測定のコインシデンス回路調整、等である。我々はこの実験から、①と③の目的を果たすことに成功した。また②に関して、この較正は目的である7Li+3He→8Be+d反応測定において精度良くエネルギースペクトルを決定するために重要である。その上で、目的反応の運動量アクセプタンスと同じ領域に同定可能なピークが焦点面で測定されるか否かは、実際に較正用標的にビームを照射して調べる必要があった。結果、マグネシウム標的では較正に使えるピーク数は少ないことが判明し、これを受けて、次の実験では別のシリコン標的を新たに用意し、再度測定を行う方針に決定した。我々は今回の実験データを解析し、目的の8Beの19.4MeV状態の測定に7Li(3He,d)8Be(p)7Li反応が有望であることを確認、かつ、8Beが7Liの基底状態と第一励起状態に崩壊する時に放出される陽子を分離測定することに成功した。preliminaryな結果として、目的の8Beの19.4MeV状態に関して、前者の崩壊事象の方が確率的に大きいことが分かった。本実験では、高統計・高精度の測定を目指し、定量的に崩壊分岐比を導出することで、本研究課題に決着をつけられると考えている。

本研究根据前一年的研究成果，决定进行7Li+3He→8Be+d反应的测量实验。实验使用氟化锂靶材进行反应测量，碳靶材、聚四氟乙烯靶材、聚酯薄膜靶材和高纯度氟化锂6靶材进行背景扣除。除此之外，还购买了镁靶用于校准焦平面探测器。 2021 年 6 月，使用日本原子能机构 (JAEA) 的串联加速器设施进行了测试实验。实验的目的是 (1) 使用弹性散射事件推导目标厚度，(2) 测试用于焦平面探测器校准的镁目标，以及 (3) 测量 7Li(3He,d)8Be(p)7Li 反应对于本实验的重合电路调整等。通过这次实验，我们成功实现了目标①和③。对于②，该校准对于准确确定能谱以测量7Li+3He→8Be+d反应非常重要。最重要的是，有必要用光束实际照射校准目标，并研究是否可以在与所需反应的动量接受相同的区域的焦平面上测量可识别的峰值。结果发现，可用于镁靶校准的峰数量很少，因此决定为下次实验准备新的硅靶并再次进行测量。我们分析了该实验数据，并证实 7Li(3He,d)8Be(p)7Li 反应有望测量 8Be 的目标 19.4 MeV 态，并且 8Be 与 7Li 的基态相连，我们成功地分离和分离了该反应。测量质子衰变到一种激发态时发射的质子。初步结果表明，前一种衰变事件更有可能发生在8Be的19.4 MeV态。在这个实验中，我们的目标是实现高度统计和高精度的测量，我们相信我们将能够通过定量推导衰减分岔比来解决这个研究问题。

项目成果

9Be(3He,a)8Be*->7Li+p反応測定を用いた、宇宙リチウム問題への7Be(n,p1)7Li*反応の影響の研究

利用9Be(3He,a)8Be*->7Li+p反应测量研究7Be(n,p1)7Li*反应对太空锂问题的影响

• 发表时间: 2020
• 作者: 石川 竣喜;岩佐 直仁;久保野 茂;西尾 勝久;朝田 晃世;榊原 昂浩;小湊 和也;早川 勢也;廣瀬 健太郎;川畑 貴裕;牧井 宏之;松田 誠;西村 俊二;Riccard Orlandi
• 通讯作者: Riccard Orlandi

Experimental study of the Γp1/Γp0 ratios of resonance states in Be8 for deducing the Be7(n,p1)Li*7 reaction rate relevant to the cosmological lithium problem

Be8 共振态 Гp1/Гp0 比的实验研究，推导与宇宙学锂问题相关的 Be7(n,p1)Li*7 反应速率

• DOI: 10.1103/physrevc.103.015801
• 发表时间: 2021
• 期刊: Physical Review C
• 影响因子: 3.1
• 作者: Iwasa N.;Ishikawa S.;Kubono S.;Sakakibara T.;Kominato K.;Nishio K.;Matsuda M.;Hirose K.;Makii H.;Orlandi R.;Asada K.;Guru D.;Nishimura S.;Hayakawa S.;Kawabata T.
• 通讯作者: Kawabata T.

東北大学 短寿命核ビーム物理グループ

东北大学短命核束物理组