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同位体

【物理】原子核の秩序「魔法数」の消失をフッ素同位体で発見 ー中性子数が過剰な極限原子核に現れる魔法数異常

1: しじみ ★ 2020/06/04(木) 14:34:29.84 ID:1yfunxQe9

■要点

・中性子数が陽子数の2倍を超えるフッ素同位体:フッ素28(28F)の準位構造を初めて明らかに
・フッ素同位体28Fで魔法数20が消えている証拠を得た
・魔法数の消失したフッ素同位体は、中性子星や宇宙における元素合成過程を理解する鍵ともなる
・二重魔法数が期待される未知の同位体、酸素28(28O)の構造を解く手がかりに


■概要

東京工業大学 理学院 物理学系の近藤洋介助教、中村隆司教授、理化学研究所 仁科加速器科学研究センターの大津秀暁チームリーダー、上坂友洋室長らは中性子数が陽子数の2倍以上の原子核「フッ素28」(28F、陽子数9、中性子数19)の準位構造[用語1]を初めて明らかにした。フランスやドイツの研究機関・大学※などとの国際共同による実験により実現した。

中性子と陽子でできている原子核は中性子数や陽子数が2、8、20、28、50、82、126個の時に特に安定なため、これらの数字は魔法数[用語2]と呼ばれている。最近、中性子数が陽子数より非常に多い原子核では従来知られていた魔法数が消失し、新しい魔法数が出現する「魔法数異常」という現象が見つかっている。

今回、フッ素28に魔法数異常の証拠となる侵入状態[用語3]を初めて発見した。魔法数異常は中性子数が過剰になっているという極限状態にある原子核において、中性子や陽子を結合させている「力」(核力)や安定性を理解する上でも重要である。これらは未だによくわかっていない中性子星の構造や宇宙における元素合成過程を理解する鍵にもなると期待される。

成果は4月16日に米国物理学会の学術誌「フィジカル・レビュー・レターズ(Physical Review Letters)」に掲載された。

※ 共同実験に参加した海外機関:【フランス】重イオン加速器研究所(GANIL)、カン素粒子原子核研究所(LPC CAEN)、サクレー原子力庁(CEA-SACLAY)【ドイツ】重イオン研究所(GSI)、ダルムシュタット工科大学等

■研究成果

近藤助教らの研究グループは理化学研究所(理研)の重イオン加速器施設RIBF(ラジオアイソトープ・ビームファクトリー)の基幹測定装置SAMURAIスペクトロメータ(多種粒子測定装置)を用いた実験で28Fを生成した。RIBFは世界最高性能を誇る不安定核生成装置である。48Ca(カルシウム48)をまず光速の70 %ほどに加速し、これとベリリウム標的との反応で29Ne(ネオン29)及び29Fを不安定核ビーム[用語8]として生成した。



28Fは2種類の反応で生成した。つまり、(1)29Neビームを陽子標的に入射し、29Neから陽子を1個剥ぎ取ることによって、また(2)29Fビームを陽子標的に入射し、29Fから中性子を1個剥ぎ取ることによって生成した。28Fは寿命が10-21秒未満程度であるため、中性子1個ないし2個を放出してすぐに崩壊する。



SAMURAIでこの崩壊過程をすべて検出し、28Fの詳細なエネルギースペクトル(エネルギー準位)を得た。本研究では国際協力による実験性能の大幅な向上が成功に導いた。その一つは理研とドイツのGSI及びダルムシュタット工科大学との協力に基づく中性子検出器NeuLANDのSAMURAIへの導入であり、もう一つは理研とフランスCEA-SACLAYとの協力に基づく液体陽子標的MINOSの導入である。

続きはソースで

no title


https://research-er.jp/articles/view/89282



引用元: http://ai.2ch.sc/test/read.cgi/newsplus/1591248869/続きを読む

新同位元素73種発見!!物質合成の謎解明へ

1: cure happy ★ 2017/12/29(金) 22:13:05.38 ID:CAP_USER9

 理化学研究所は29日までに、仁科加速器センター(埼玉県和光市)の加速器を使い、73種類の新たな放射性同位元素(RI)を生成、発見したと発表した。8月に重力波が検出された中性子星同士の合体で金やプラチナなど鉄より重い元素が生成される際、こうしたRIの段階を経由すると考えられており、物質合成の謎の解明に貢献すると期待される。
 物質を構成する元素は、原子核の陽子の数が同じでも、中性子数が異なる同位元素が存在する。同位元素には自然界に安定して存在できるものと、放射線を出して崩壊するRIがあり、特に短時間で崩壊するRIの性質を調べるには、加速器などで生成するしかない。
 福田直樹研究員らは、光速の7割まで加速したウラン238やキセノン124のビームを、標的のベリリウムに衝突させ、飛び散ったり核分裂を起こしたりした原子核の中から、マンガン(陽子数=原子番号25)からエルビウム(同68)まで73種類の新しいRIを生成、発見した。
 実験は2011年10月から13年に実施。発見されたRIのうち、生成確率が低いものは1300兆回に1個の割合でしか検出できないものもあり、理研が発見した113番元素「ニホニウム」の生成率の10分の1に相当するという。(2017/12/29-14:58)

https://www.jiji.com/jc/article?k=2017122900521&g=soc



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