Extended study of the origins of heavy elements via comprehensive mass measurement of short-lived nuclides

通过短寿命核素的综合质量测量对重元素的起源进行扩展研究

• 批准号: 22H04946
• 负责人: 和田 道治
• 金额: $ 120.89万
• 依托单位: High Energy Accelerator Research Organization
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-27 至 2027-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22H04946/
• 关键词: 重元素の起源; 質量測定; 速い中性子捕獲過程; イオントラップ; MRTOF質量分光器; 精密質量測定; 多重反射型飛行時間測定式質量分光器; 短寿命原子核; 高周波イオンガイドガスセル; 新同位体

令和４年度は、加速器の故障により後期に計画していた幾つかのオンライン実験は中止となった。一方、カリフォルニウムおよびキュリウムの自発核分裂片を利用したオフラインの質量測定は順調に実行され、セリウム、ジルコニウムの中性子過剰同位体において初質量測定を実施できた。これらの測定は装置の性能の向上および診断にも有効であり、時間をかけてしっかりと測定することができた。特に、元素ごとの荷電状態（１価、２価、３価）の分布とその温度依存性の興味深い測定が実施できた。中には同位体間（あるいは核異性体間）で異なる分布がみられることがあり、その物理的理解を検討している。高速RIビームを停止してイオントラップに捕集するガスセル装置の改良も進めた。ひとつは、ヘリウムガス中に含まれる不純物で除去しにくいアルゴンガスを除去するためのアルゴントラップの整備である。ガス導入ラインに16Kまで冷やせる冷凍機を設置することで、大きな除去効率が達成できた。また、ガスセル内でのイオンの輸送速度および効率向上のためのワイヤー式の高周波カーテンを導入するべく、ワイヤー装置組み立て装置を製作した。GARIS装置で進めている超重元素の精密質量測定をより確実に実行できるよう、質量測定実験に先立ち、崩壊分光により実際に生成されている超重元素同位体の量を確認できるようにした。これまでに測定した結果の解析も進み、ウランの中性子過剰同位体を４０年ぶりに新発見できたこと、チタンやバナジウム同位体において中性子数N=34の魔法数性が消失していることの発見について論文を出版し、２件のプレスリリースを行った。

2020财年，计划下半年进行的多项在线实验因加速器故障而取消。另一方面，成功地利用锎和锔的自发裂变碎片进行了离线质量测量，并对铈和锆的富中子同位素进行了初步质量测量。这些测量对于提高设备性能和诊断也很有效，我们能够花时间进行准确的测量。特别是，我们能够对每种元素的电荷态分布（一价、二价和三价）及其温度依赖性进行有趣的测量。在某些情况下，同位素之间（或核异构体之间）会观察到不同的分布，我们正在研究对此的物理理解。气室装置也得到了改进，该装置可以阻止高速 RI 光束并将其收集在离子阱中。一是安装氩气捕集器去除氩气，氩气是氦气中含有的杂质，很难去除。通过在气体导入管线中安装能够冷却至16K的制冷机，我们能够实现高去除效率。此外，还制作了线装置组装装置，引入线式高频帘，以提高气室内的离子传输速度和效率。为了使用 GARIS 仪器更可靠地进行超重元素的精确质量测量，我们可以在质量测量实验之前确认衰变光谱实际产生的超重元素同位素的量。对迄今测量结果的分析取得了进展，发现40年来首次发现了一种新的富中子铀同位素，并且中子数的幻数性质N = 34 在钛和钒同位素中消失了。他发表了一篇论文并发布了两份关于他的发现的新闻稿。

项目成果

Accurate event assignment from the decay-correlated mass measurement of superheavy nuclide 257Db

根据超重核素 257Db 的衰变相关质量测量进行准确的事件分配

• 发表时间: 2023
• 期刊: Journal of Nuclear and Radiochemical Science
• 作者: T. Niwase;P. Schury;M. Wada
• 通讯作者: M. Wada

Development of a β-TOF detector: An enhancement of the α-TOF detector for use with β-decaying nuclides

β-TOF 探测器的开发：α-TOF 探测器的增强，可用于 β 衰变核素

• DOI: 10.1093/ptep/ptad039
• 发表时间: 2023
• 期刊: Progress of Theoretical and Experimental Physics
• 影响因子: 3.5
• 作者: Niwase Toshitaka;Xian Wenduo;Wada Michiharu;Rosenbusch Marco;Chen Sidong;Takamine Aiko;Liu Jiajian;Iimura Shun;Hou Dongsheng;Yan Shuxiong;Ishiyama Hironobu;Miyatake Hiroari;Nishimura Shunji;Kaji Daiya;Morimoto Kouji;Hirayama Yoshikazu;Watanabe Yutaka X;Ki
• 通讯作者: Ki

チタン・バナジウム中性子過剰同位体で新魔法数の消失を観測

钛、钒富中子同位素新幻数消失的观察

精密質量測定による新同位体241Uの発見

通过精确质量测量发现新同位素 241U

• 发表时间: 2022
• 作者: 庭瀬暁隆;渡辺裕;平山賀一;向井もも;P. Schury;A. N. Andreyev;飯村俊;石山博恒;鄭淳讃;宮武宇也;M. Rosenbusch;谷口秋洋;和田道治
• 通讯作者: 和田道治

Exploring exotic nuclei by high-precision MRTOF mass measurements: The new ion catcher and mass spectrograph at RIKEN's RIBF factory

通过高精度 MRTOF 质量测量探索奇异原子核：RIKEN RIBF 工厂的新型离子捕集器和质谱仪

• 发表时间: 2022
• 作者: Hirayama Y.;Mukai M.;Watanabe Y. X.;Schury P.;Nakada H.;Moon J. Y.;Hashimoto T.;Iimura S.;Jeong S. C.;Rosenbusch M.;Oyaizu M.;Niwase T.;Tajima M.;Taniguchi A.;Wada M.;Miyatake H.;和田道治;Marco Rosenbusch;Toshitaka Niwase;Michiharu Wada;Toshitaka Niwase;Marco Rosenbusch;Schury Peter;Marco Rosenbusch
• 通讯作者: Marco Rosenbusch