最近の研究成果

	トロイの木馬法に よる 18F(p,α)15O 反応研究 世界で初めてトロイの木馬法をRIビームに適用した実験がCRIBにて 行われました。 トロイの木馬法とは、 B+x → c+d反応を A+B → S+c+d 反応によって調べるという、 特別な実験手法です。 ここで A は S と x からなり、粒子x (我々の実験では陽子) は、「木馬」Aによってクーロン障壁を乗り越えて反応を起こす 「兵士」の役割を果たします。 トロイの木馬法は、安定核ビームには適用されていましたが、 我々の実験で世界で初めてRIビーム(18F)に使われました。 18F(p,α)15O 反応は、 新星爆発の際に観測されている、 511-keV γ 線放出において重要です。 我々は、これまでの実験では測定できなかった 非常に低いエネルギー (< 250 keV) の反応断面積を測定することができました。
	21Na の陽子共鳴散乱による 18Ne(α,p)21Na 反応研究 宇宙では時折、X線がごく短時間のうちに大量放出される、 「X線バースト」と呼ばれる現象が起こります。 18Ne(α,p)21Na 反応は、X線バーストのきっかけとなる 重要な反応 と言われていますが、不安定核から不安定核を作る反応であるため、 その研究は困難を伴います。CRIBにおいて、21Na 不安定核ビームを 作り、この反応にかかわる共鳴の研究を行いました。 結果、図のように多数の共鳴が観測され、理論計算によく当てはめることができました。 共鳴の大きさから18Ne(α,p)21Na 反応の起こりやすさを 評価し、これまでより信頼性のある値を得ました。 さらに、X線バーストの始まりの短い時間においては、 エネルギー生成量がこれまでの評価と比べ、40〜80％も大きいということを示しました。
	11C のα共鳴状態と 7Be(α,γ) 反応 11C におけるα粒子共鳴状態を、CRIBの 7Be 不安定核ビームを用いて観測しました。 7Be(α,γ) 反応は、炭素より重い原子核の合成において、 重要な役割を担っています。 とりわけ、超新星における元素合成過程の１つ、νp 過程においては、 同反応は通常最も寄与の大きいと考えられる トリプルα過程に匹敵する 効果があるといわれています。 高温環境における核反応の速さは、共鳴反応でほぼ決まりますが、 11Cの高いエネルギーに存在する共鳴の情報は あまり知られてはいませんでした。 我々の測定から、超新星温度に置ける核反応の速さの、より精密な評価が可能となりました。 このような共鳴の研究は、 11C 原子核における αクラスター構造 を理解する上でも重要です。 (下記の 7Li+α 研究参照。)
	ANC法による天体核反応 12N(p, γ) の研究 炭素以上に重い核を合成するために重要な鍵となる 天体核反応、 12N(p, γ)を、 間接的な手法を用いて調べました。 まず、類似な反応である d(12N, 13O) 陽子移行反応の角分布を測定し、 ANC法という特別な解析手法を用いることによって、 直接調べるのが難しい12N(p, γ)の起こりやすさを 測定する事に成功しました。 この測定によって、過去に使われていた値(REACLIB compilationによる)に比べると、 反応が ２桁も遅く進むという事が判明しました。
	7Li+α のαクラスター構造の研究 比較的軽い原子核の中にはαクラスター構造と呼ばれる 特殊な構造があることが知られています。 原子核は陽子・中性子から成りますが、陽子２つ、中性子２つ からなるα粒子が、原子核の中で粒子として存在しているか のように振る舞う場合があります。これをαクラスター状態 と呼びます。さらには、原子核の励起状態の中に そういったαクラスター状態がいくつも存在し、バンド と呼ばれる構造を作る場合があります。 我々の研究により、 7Li (リチウム-7)と α 粒子(=ヘリウム-4 の原子核) によって作られる11B (ホウ素-11)の αクラスター 的な状態が多数観測され、 これにより、クラスター構造を深く理解する ための重要な情報が得られました。
	7Be+pの共鳴状態の研究 7Be(ベリリウム-７)という不安定な原子核は、太陽の中で 水素と反応し、8B(ボロン/ホウ素-８)という原子核をつくることが あります。8Bは、崩壊する際にニュートリノ を放出しますが、 この8Bによるニュートリノのエネルギーは比較的高く、 地上で最も検出されやすいという性質を持ちます。 太陽の中の知識を正確に得るためには、太陽で実際に7Beから 8Bがどれだけ作られているのか（反応率） を精度よく決定する試みが、 世界中の研究者の間で精力的になされてきました。 我々の研究では、ニュートリノの生成反応率に 大きな影響を及ぼす可能性があると言われた、 非常に幅の広い、原子核の共鳴状態を 調べました。これまで 存在自体が明らかでなかった幅広の共鳴状態の性質をつきとめ、 反応率に与える影響は少ないという 結論を得ました。
	液体窒素冷却標的の開発 CRIBの不安定核ビームを生成するためには、 水素などの軽い原子を標的として使用しています。 その水素などの標的ガスを、液体窒素によって冷却するシステムを製作しました。 冷却により、ガスの密度を高くすることができ、 その分生成出来る不安定核ビームの量は増えます。 また、ポンプによって標的ガスの流れを起こし、 強制循環させることも可能です。 加速器の強いビームを標的に照射すると、ガスの散逸により、標的の ガスが薄くなるように見えるという効果がある事は、これまでにも知られていました。 我々のシステムによって、強制循環が、ビームの熱量によるガスの 散逸に対して効果がある事が、世界で初めて確かめられました。 7Beの生成においては、２次ビームとしては非常に 強い強度である、１秒間あたり2 x 108個 のビーム生成を達成しました。

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