九州大学 大学院理学研究院 物理学部門実験核物理研究室

不安定核物理

教員

寺西 高

研究内容

中性子や陽子が過剰な不安定核は、通常の核とは異なる構造や性質(中性子ハローや魔法数の異常)をもつことがしだいに明らかになっています。当グループでは、放射性同位体(RI)をビームとして生成し、標的と反応させる「RIビーム実験」により、未知の不安定核の準位を探索し、核構造や宇宙核物理の研究を行います。

また、九州大学加速器センターの新タンデム加速器システムの開発を当グループが中心になり行っています。日常的な活動として、タンデム加速器を用いた宇宙核物理研究やRIビーム実験技術開発を行っています。

研究例:非束縛核の探索

窒素(陽子数7)の同位体のうち、12N(中性子数5)から23N(中性子数16)までが、核子の束縛系として存在しますが、例えば10N(中性子数 3)原子核は存在しないのでしょうか?実は、「共鳴状態」としてごく短時間(10-21 秒程度)の間存在します。このようなエキゾチックな「非束縛核」を外部RIビーム施設での実験により探索します。

陽子共鳴散乱による非束縛状態(共鳴状態)の探索

研究例:天体核反応に関与する原子核準位の研究

恒星の進化、超新星爆発前後の反応過程において重要な鍵となるトリプルアルファ反応(ヘリウムから炭素を生成する反応)の反応率をこれまでより高精度で決定するため、12Cの第2励起状態の崩壊分岐比の精密測定をタンデム加速器で行います。また外部RIビーム施設での宇宙核物理実験も行っています。

赤色巨星等でのヘリウム燃焼におけるトリプルアルファ反応
タンデム加速器での測定セットアップ

研究例: 実験技術開発

RIビーム実験、宇宙核物理実験に特化した検出器系、標的、測定手法の開発を行っています。また、タンデム加速器の特長を生かして中・長寿命核の高分解能RIビームを加速する手法、簡易磁気分離器でRIビームを取り出す手法などの開発も行っています。その他、実験を進める上で必要となるタンデム加速器系の装置や制御系の開発も行っています。

検出器系のテスト
タンデム加速器内での作業風景