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さやなあんさい
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1 タンデム加速器 198 タ加速器における Coulomb 励起 in-beam γ 線実験の 0 -GEMINI, GEMINI-IIの稼動時期稼動時期を中心中心にして - 千葉工大 : 菅原昌彦 History 1993 タブンーデNaI コンプトン抑止型 Ge 検出器 3 台スムタ完成希土類奇中性子中性子核のクーロンクーロン励起ー完大島, 峰原他成タンデム成Coulomb 励起を選択的選択的な励起手法励起手法としてとして用いる Clean spectra 角度分布 mixing ratio δ No side-feeding effects Recoil distance, lifetime 測定 Doppler Shift Attenuation 法 0 年 B(M1), B(E) が精度良精度良く求められる

2 Coulomb excitation of odd-n nuclei with 40-MeV 58 Ni beam ( 155,157 Gd, 163 Dy, 173 Yb) H. Kusakari, M. Oshima et al. Phys. Rev. C46 157(199) 155 Gd Inverted signature dependence of B(M1) E(I) E rot (kev) Dy Spin I unfavored favored f u f u f u

3 History 1993 ブブースター完成GEMINI 設成置設置核分光国内共同実験 ( 原研, 筑波大, 千葉大, 千葉工大, 九大 ) 筑波大の 6 台 + 原子力機構 5 台 1 BGOACS later on GEMINI-II Auxiliary Detectors Position sensitive Particle Detector 置16 BGOACS+3 LOAX Si-Ball (4π Charged- Particle Detector)

4 GEMINI, GEMINI-IIを用いてこれまでいてこれまで行われたわれた主な研究 I. GOSIA を用いたいたクーロンクーロン励起励起によるによる完全核分光 ( 大島, 藤, 小泉他 ) II. Si-ball を用いた in-beam γ 線分光 1. 質量数 60 領域核の高スピンスピン状態 ( 古高, 初川他 ). 質量数 140 領域における M1 バンドの探索 ( 菅原, 草刈他 ) 3. 質量数 150 希土類領域の核構造 ( 早川, 菅原他 ) 4. 質量数 30~40 領域核の高スピンスピン状態 ( 森川, 井手口他 ) III. GEMINI 単独での in-beam γ 線分光 1. 質量数 140 領域における Anti-magnetic Rotorの探索 ( 菅原, 草刈他 ). 中性子欠損希土類奇奇核の構造 IV. 多重 γ 線によるによる微量元素分析 (Zhang,Zhou et al. from IMP in China) ( 大島, 藤他 )

I. クーロン励起励起によるによる完全核分光 Projectile Excitation Method Coulomb

Particle Detector Target Beam PMT PMT 110mmφ internal space of

5 I. クーロン励起励起によるによる完全核分光 Projectile Excitation Method Coulomb field Zr Pb Zr Zr beam Zr Zr Gamma rays Position sensitive Particle Detector Target Beam PMT PMT 110mmφ internal space of GEMINI To Faraday cup Pb target Excited Zr 1.0mm YAP Ce scintillators PMT PMT 0.5mm Plastic scintillators 10 3 Grid Shield Counts 10 3 Energy (kev) Scintillator PS-PMT

6 Counts The procedure of analysis with GOSIA Give a set of matrix elements Give experimental condition Simulates experiments Compares them with the experimental data points Calculates standard χ A Doppler corrected spectrum Ge: θ = 90 o, φ = 06.6 o (X1/3) Zn FWHM ~ 7 kev Energy [kev] 励起エネルギーエネルギー約 MeV 以下の準位間準位間の電磁遷移行列要素を完全完全セットで求めることができる Relative γ-strength + + [Y(I-J)/Y( )] Quadrupole sum rule Spherical Fitting with GOSIA <Q> - d space M = 0.3, 1 1 M 1 +, 1 + = 1.0 M 1 +, 1 + = θ Lab [degree] δ = 60 o (Oblate) <Q > δ = 30 o (Triaxial) δ = 0 o (Prolate)

7 Ge 同位体におけるにおける変形共存 Y. Toh et al. Eur. Phys. J. A9 353(000) Y. Toh et al. J. Phys. G7 1475(001) M. Sugawara et al. Eur. Phys. J. A16 409(003) Isotope dependence of <Q> of Ge 1g 9/ 9/ Shape driving effect of 1g 9/ orbital p 1/ 40 1f 5/ Spherical Deformed N=40

8 84 Kr 1+ のQ モーメントの測定測定 A. Osa et al. Phys. Lett. B546 48(00) 多重クーロンクーロン励起励起の確率確率は, 干渉効果によって, 遷移行列要素の相対的符号相対的符号に敏感 Q + exp = 0.6 ± P3 = M M M Q + SM = 宇都野氏 ( 原子力機構 ) による殻模型計算 (0f 5/ 1p 3/ 1p 1/ 0g 9/ ) 配位

9 II. High-spin states in 61 Cu Y. Hatsukawa et al. Z. Phys. A359 3(1997) Shell model orbit Reaction : nat Ca( 8 Si, 3p1α) 61 Cu at 10-MeV 8 0 0g 9/ 1p 1/ 0f 5/ 1p 3/ 0f 7/ 0g 9/ 軌道を占めるめる粒子粒子の数が 1 個増すごとにイラスト準位準位にパリティパリティの異なるなる状態状態が現れる 56 Ni core (0f 5/ 1p 3/ 1p 1/ ) 5-k (0g 9/ ) k 配位 0d 3/ Yrast 17/ + 準位模型計算とのとの比較 ( 千葉大 0s 1/ (0f 0d 5/ 1p 3/ 0g 9/ ) 5/ fully stretched state 配位によるによる殻千葉大 : 中田 ) 9 3

10 14 Gd における M1 バンドの発見 M. Sugawara et al. Z. Phys. A358 1(1997) 電気四重極能率で対称性対称性が破れ回転が発生 (electric rotor) E band Reaction : 111 Cd( 35 Cl, 1p3n) 14 Gd at 170-MeV j ν J µ j π 磁気双極能率で対称性対称性が破れ回転が発生 (magnetic rotor) M1 band Proton particles Neutron holes

11 質量数 150 希土類領域の核構造 Hayakawa et al, EPJA, 00 Hayakawa et al, PRC, Sugawara et al, NPA, Hayakawa et al, PLB, Ho Ho Ho Ho 158 Ho 159 Ho 160 Ho 161 Ho 16 Ho 163 Ho Hayakawa et al, NPA, 1999 Dy Tb Dy Tb Dy Tb Dy Tb Dy Tb Dy Tb Dy Tb Dy Tb Dy Tb Dy Tb Gd 15 Gd 153 Gd 154 Gd 155 Gd 156 Gd 157 Gd 158 Gd 159 Gd 160 Gd Sugawara et al, NPA, 001 Hayakawa et al., EPJA, 000 Eu Sm Pm Eu Sm Pm Eu Sm Pm Eu Sm Pm Eu Sm Pm Eu Sm Pm Eu Sm Pm 13C+150Nd 1C+150Nd 1C+150Nd with Si-ball Coul.Ex.

12 155 Gdのhigh-K バンドと Tilted Axis Cranking 模型 T. Hayakawa et al. Nucl. Phys. A657 3(1999) /- 45/- Nilsson diagram for neutrons 11/[505] /- 35/- 31/- 7/- 3/- 19/- 15/- 11/- 3msec 41/ / / / / / / /- counts per channel Gd energy h 11/ 161, 181 kev gate

13 Tilted Axis Cranking 模型の計算 ( 大坪, 清水 : 九州大学 ) ω r I r I r ω r θ I 対称軸対称軸主軸回転 (PAC) 回転座標系でのでのエネルギー (Routhian) 斜軸回転 (TAC) cos θ I K I + 1

14 High-spin states in 43 Sc T. Morikawa et al. Phys. Rev. C (004) Reaction : 7 Al( 19 F, pn) 43 Sc at 50-MeV 1 Terminating state was observed. {0d 3/ } -1 {0f 7/ } 4 Shell model orbit Terminating state 8 0g 9/ 1p 1/ 0f 5/ 1p 3/ {0f 7/ } Ca core 0f 7/ 0d 3/ 0s 1/ 0d 5/

15 Gamma-ray spectrum gated by kev transitions in P Channel Number 0 Counts/Channel 186 (11/- to 9/-) 416 (5/+ to 3/+) 511 (e- + e+) 736 (7/- to 5/+) 108 (13/- to 11/-) 17 (9/- to 7/-) 199 (17/- to 15/-) 141 (11/- to 7/-) 143 (3/+ to 1/+) 164 (5/+ to 5/+) 1848 (5/+ to 1/+) 141 (15/- to 13/-) 378 (7/- to 5/+) 33 P (3170) / 368 5/ / / / (17/ ) (15/ ) (13/ ) 11/ 9/ 7/ New Observation of 33 P in 19 F + 7 MeV/u

16 Spectroscopy of A=30~40 Neutron-Rich Nuclei via Fusion-Evaporation Reactions at JAEA Cross section of charged-particle channel may be larger than those expected

17 III. magnetic rotor 144 Dy における Anti-magnetic Rotorの探索 Anti-magnetic rotor suggested by S. Frauendorf(1997) I/B(E)~100 (eb) - MeV -1 No cascade M1 transitions M. Sugawara et al. submitted to Phys. Rev. C 110 Cd νh 11/ 144 Dy πh 11/ S.Juutinen et al., Nucl. Phys. A573, 306(1994) πg 9/ Z=50 N=64 Z=64 νh 11/ N=8

^ J Proton particle r j j π1 π j π θ r j =

18 A classical particles plus rotor model Potential energy surface Angular momentum coupling (a) ^ Energy [a.u.] (c) ^ I core R Neutron hole θ 1 j ν j π high low j ν θ (b) ^ J Proton particle r j j π1 π j π θ r j = ν θ 1 = j ν r j Magnetic Rotor Anti-magnetic Rotor

19 A candidate for antimagnetic rotor in 144 Dy magnetic rotor Î Calculation M.R A.M.R ωˆ Dy Dy Experiment Anti-magnetic rotor I I 16 1 M.R. Reaction : 9 Mo( 56 Fe, pn) 144 Dy at 80-MeV ω A.M.R.

20 Odd-Odd Nuclei studied so far within JAEA collaboratrion Y. H. Zhang,X. H. Zhou et al. from IMP in China

21 Experimental results achieved within JAEA collaboratrion

22 Signature inversion in odd-odd 176 Ir Y. H. Zhang et al. Eur. Phys. J. A13 49(00) Reaction : 149 Sm( 31 P, 4nγ) 176 Ir at 155-MeV odd-odd 核の signature S α f 1 1 j p 1 j 1 ( 1) + ( 1) = n Favored : odd spin ( I ) = E ( I ) E ( I 1) [ E ( I + 1) E ( I ) + E ( I 1) E ( I ) ] πi 13/ νi 13/ πh 9/ νi 13/

次元スペクトルガンマ線エネルギーカジメジメ試料 ( 海藻 ) カウント多い 131 Iと 133

133 Iを見積見積もるもる事が出来る地質学考古学考古学環境学環境学など 740keV 19 Iのピーク

23 放射性ヨウヨウ素の簡便簡便な高感度定量 (NAAMG). 多重ガンマガンマ線検出法線検出法を用いたいた分析法分析法の開発環境中の放射性放射性ヨウヨウ素 19 分析 19 Iの簡便簡便な高感度定量高感度定量が可能になると? 19 I + n -> 130 I -> 130 Xe 原子力施設の事故事故モニタリング NAAMGで得られた次元スペクトルガンマ線エネルギーカジメジメ試料 ( 海藻 ) カウント多い 131 Iと 133 Iはすぐに崩壊して自然界のゼノンと区別できなくなってしまうが長半減期 19 Iの定量定量によって 131 I, 133 Iを見積見積もるもる事が出来る地質学考古学考古学環境学環境学など 740keV 19 Iのピーク 536keV ガンマ線エネルギー少ない keV のガンマ線のピークヨウ素同位体比検出限界は Iは1570 万年という長い半減期を持つため年代測定年代測定に用いる事が出来る簡便で高感度高感度な定量法定量法を確立

24 論文以外の成果成果リスト特許多重多重ガンマガンマ線検出線検出によるによる高感度核種分析方法高感度核種分析方法出願番号特願号 ( 平成 1 年 6 月 6 日 ) 出願公開番号特開号 ( 平成 13 年 8 月 31 日 ) 大島真澄初川雄一初川雄一早川岳人早川岳人藤暢輔藤暢輔篠原伸夫他 7 件プレス発表平成 11 年 1 月 16 日微量元素微量元素の新たなたな高感度高感度高精度定量法高精度定量法を開発開発他件受賞第 35 回 ( 平成 14 年度 ) 日本原子力学会賞技術賞多重多重ガンマガンマ線検出法線検出法を用いたいた高感度元素定量法高感度元素定量法の開発大島真澄, 初川雄一, 藤暢輔他 4 件

25 まとめまとめまとめまとめ基礎研究基礎研究基礎研究基礎研究からからからから応用研究応用研究応用研究応用研究までまでまでまで広い分野分野分野分野に渡っているっているっているっている基礎研究基礎研究基礎研究基礎研究からからからから応用研究応用研究応用研究応用研究までまでまでまで広い分野分野分野分野に渡っているっているっているっている GEMINI, GEMINI-II におけるにおけるにおけるにおける研究研究研究研究の成果成果成果成果 GEMINI, GEMINI-II におけるにおけるにおけるにおける研究研究研究研究の成果成果成果成果 BGOACSGe 検出器検出器検出器検出器からなるからなるからなるからなるボーボーボーボール型アレイアレイアレイアレイを汎用検出器汎用検出器汎用検出器汎用検出器としてとしてとしてとして, 液体窒素補給系体窒素補給系体窒素補給系体窒素補給系, 回路系回路系回路系回路系, データデータデータデータ収集系集系集系集系, 解析解析解析解析ソフトソフトソフトソフト等を含めてめてめてめて常設常設常設常設のシステムシステムシステムシステムとしてとしてとしてとして整備整備整備整備したしたしたした BGOACSGe 検出器検出器検出器検出器からなるからなるからなるからなるボーボーボーボール型アレイアレイアレイアレイを汎用検出器汎用検出器汎用検出器汎用検出器としてとしてとしてとして, 液体窒素補給系体窒素補給系体窒素補給系体窒素補給系, 回路系回路系回路系回路系, データデータデータデータ収集系集系集系集系, 解析解析解析解析ソフトソフトソフトソフト等を含めてめてめてめて常設常設常設常設のシステムシステムシステムシステムとしてとしてとしてとして整備整備整備整備したしたしたしたガンマガンマガンマガンマ線測定線測定線測定線測定におけるにおけるにおけるにおける汎用汎用汎用汎用の検出器検出器検出器検出器としてとしてとしてとして, 今後今後今後今後の維持維持維持維持およびおよびおよびおよび発展発展発展発展が強く望まれるまれるまれるまれる! タンデムタンデムタンデムタンデム加速器加速器加速器加速器からからからから供給供給供給供給されるれるれるれる安定安定安定安定で高品質高品質高品質高品質なビームビームビームビームタンデムタンデムタンデムタンデム加速器加速器加速器加速器からからからから供給供給供給供給されるれるれるれる安定安定安定安定で高品質高品質高品質高品質なビームビームビームビーム

26 GEMINI, GEMINI-II 関連の共同研究者共同研究者リスト原子力機構 : 大島真澄藤暢輔小泉光生小泉光生早川岳人早川岳人木村敦木村敦原田秀郎原田秀郎古高和禎古高和禎中村詔司北谷文人北谷文人長明彦長明彦初川雄一初川雄一静間俊行市川進一市川進一峰原英介峰原英介飯村秀紀飯村秀紀石井哲郎石井哲郎宇都野穣松田誠松田誠片倉純一片倉純一篠原伸夫篠原伸夫中村暢彦筑波大 : 古野興平小松原哲郎千葉大 : 草刈英榮中田仁九大 : 森川恒安御手洗志郎御手洗志郎杉光強杉光強大坪慎一大坪慎一清水良文福岡教育大 : 松崎昌之東大 : 井手口栄治大田晋輔広大 : 小島康明新潟大 : 後藤淳 KEK: 渡辺裕平山賀一宮武宇也宮武宇也理研 : 稲村卓橋爪朗岸田隆岸田隆木寺正憲中国近代物理研 :Y. H. Zhang, X. H. Zhou ポーランドワルシャワ大 :T. Czosnyka, M. Zielinska

27 98 Mo における変形共存変形共存 M. Zielińska et al. Nucl. Phys. A71 3(00) 第一励起状態が 0 + である偶偶核 ( 7 Ge, 90 Zr, 96 Zr, and 98 Mo) の内の一つ Ge 同位体とはとは異なるなるタイプタイプの変形共存の例 <Q > [e b ] <cos(3δ)> prolate Triaxial or γ-unstable Prolate oblate

28 N=93 同中性子核 157 Gd, 159 Dyで強いE1 遷移を観測 T. Hayakawa et al. Phys. Lett. B551 79(003) M. Sugawara et al. Nucl. Phys. A (00) Nilsson diagram around N=9 通常の 10~100 倍の強度浜本らのらの予言予言に一致一致八重極結合効果 3 (, κ ) = e ry + ebr Y κ = 1 O E 1 eff 1κ κ 3κ ± E1 transitions in 159 Dy 9 [B(E1)/B(E1) w.u. ] 1/ /<I i K i 1K I f K f > 初めてめて実験結果実験結果だけからだけから絶対値絶対値を決定 157 Gd I i (I i +1)-I f (I f +1) Spin dependence Coriolis mixing

29 Systematics of Signature Inversion

30 468keV 実験で得られた次元スペクトル D-spectrum 317keV LD-31 イリジウムガンマ線ピーク LD-31 sample Fe Eu Sc Sb Co Ir Ba Se Tb Th Ta

31 Inverted signature dependence of B(M1) 福岡教育大 : 松崎回転殻模型計算軌道部分とスピンスピン部分部分の相対符号 mixed f 7/ (spin up) dominant u u u h 9/ (spin down) dominant f f f

natMg+86Krの反応による生成核からのβ線の測定とGEANTによるシミュレーションとの比較

natMg+86Krの反応による生成核からのβ線の測定とGEANTによるシミュレーションとの比較 nat Mg+ 86 Kr の反応による生成核からの β 線の測定と GEANT によるシミュレーションとの比較田尻邦彦倉健一朗下田研究室目次実験の目的 nat Mg+ 86 Kr 生成核からの β 線の測定 @RCNP 実験方法実験結果 GEANT によるシミュレーション解析結果まとめ今後の課題実験の目的偏極した中性子過剰 Na アイソトープの β-γ-γ 同時測定実験を TRIUMF