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中重核の構造と r 過程: 中性子過剰な W 同位体. 専修大学自然科学研究所 理研(中務原子核理論研究室) 大井万紀人. r-process とは?. r-process : 鉄類( 56 Fe, 56 Ni,…) より重い元素の 合成過程の一つ(その他: s-process ) 中性子捕獲( n,γ )と β 崩壊( )の競合 r-proc: τ n-capt < τ β , s-proc: τ n-capt > τ β. r- and s-process paths. r-process の物理スケール.
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中重核の構造と r過程:中性子過剰なW同位体 専修大学自然科学研究所 理研(中務原子核理論研究室) 大井万紀人
r-processとは? • r-process: 鉄類(56Fe,56Ni,…)より重い元素の 合成過程の一つ(その他:s-process) 中性子捕獲(n,γ)とβ崩壊( )の競合 • r-proc: τn-capt < τβ ,s-proc: τn-capt > τβ
r-processの物理スケール • τn-capt~0.1-1 μs • τβ~ hours(平均) • T9 ~ 1 (十億度)…E ~ 1 MeV • nr-proc ~ 1023 cm-3 (超新星爆発) nnucl ~ 1038 cm-3 • τr-proc ~0.1-100 s • τn-capt ~千、万年(s-process) • τSN ~ days
Waiting points (nγ) ⇄ (γn) Qn ~ 2 MeV (T9 ~ 1)
r-processの物理スケール • τn-capt~0.1-1 μs • τβ~ hours(平均) • T9 ~ 1 (十億度)…E ~ 1 MeV • nr-proc ~ 1023 cm-3 (超新星爆発) nnucl ~ 1038 cm-3 • τr-proc ~0.1-100 s • τn-capt ~千、万年(s-process) • τSN ~ days
naïve idea: isomers • 中重核でμsの寿命→ High-K isomers Kπ= 8- (Hf isotopes: Z=72) π(7/2)+[404] (x) π(9/2)- [514] ; g7/2 * h11/2 EK MeV
その他の中重核のisomers Kπ= 16+ (178Hf) :τK=31 yr, E=2.45 MeV : 基底:τβ= 8 hr isomer: τK=1015 yrτunv ~ 1010 yr
殻構造と魔法数(Nilsson+BCS) 40Ca 24Mg
mp-mhの「超」変形状態 -0.4 0.0 0.4 β
To Neutron-rich SuperDeformation 40Ca 24Mg
まとめ 中重核の核構造を研究する立場からr過程を考察 シェル効果の変化、アイソマー励起など、集団励起に結合した一粒子自由度に関する核構造 例)中性子過剰な超変形 不安定核ビームを用いた破砕反応、陽子蒸発反応などが有効
課題 • W同位体の研究(200W126) 共同研究者 井手口栄治(東大CNS) Phil Walker (University of Surrey,UK) 静間俊行(JAEA) 大西直毅(東大名誉教授)
「中性子過剰度」の定義 “中重核は全部中性子過剰だ” “r-procではβ崩壊が主役” 安定線からの「距離」 →中性子過剰度 ただし、A=N+Z=N0+Z0