新開発の鉛ビームで探る「宇宙の錬金術」の舞台裏－レアメタル同位元素22種を新発見－

2026-05-19 理化学研究所,東京大学

理化学研究所と東京大学の共同研究グループは、新開発した鉛208ビームを用いて22種類の新しい放射性同位元素を発見した。理研の重イオン加速器施設「RIビームファクトリー（RIBF）」で、光速の約70％まで加速した鉛ビームをベリリウム標的に衝突させ、原子核破砕反応によって生成された極めて希少な放射性同位元素を、超伝導RIビーム分離生成装置「BigRIPS」で識別した。発見されたのは、セリウムからレニウムまでのレアメタル領域に属する22核種で、中性子過剰核17種と陽子過剰核5種を含む。特に、中性子数126付近の新核種は、金やウランなど重元素を生み出すrプロセス元素合成経路の理解に重要とされる。また、陽子過剰側の一部核種は、陽子放出壊変を示すドリップライン近傍核として注目される。従来主流だったウランビームではなく鉛ビームがレアメタル生成に有効であることを実証した点も大きな成果であり、宇宙元素合成や原子核構造研究を大きく前進させる成果となった。論文は Progress of Theoretical and Experimental Physics に掲載された。

図1 超伝導RIビーム分離生成装置「BigRIPS」

＜関連情報＞

RIBFにおける 208Pb一次ビームを用いた22種類のエキゾチック同位体の初観測 First Observation of Twenty-two Exotic Isotopes Using a 208Pb Primary Beam at RIBF

N Fukuda,S Michimasa,H Suzuki,Y Shimizu,H Takeda,Y Togano,M Yoshimoto,Y Yanagisawa,K Kusaka,M Ohtake,…
Progress of Theoretical and Experimental Physics Published:14 May 2026
DOI:https://doi.org/10.1093/ptep/ptag082

Abstract

This letter reports the results from the first experimental study utilizing a 345-MeV/nucleon ²⁰⁸Pb beam at the RI Beam Factory at RIKEN Nishina Center. This experiment aimed at searching for new proton- and neutron-rich isotopes beyond Z = 50. The BigRIPS in-flight separator and state-of-the-art radiation detectors were used to efficiently separate and reliably identify the produced isotopes. We confirmed a total of twenty-two new exotic isotopes: ¹¹⁸Ce, ¹²⁰Pr, ¹⁷⁹Ho, ^{181, 182}Er, ^{184 − 186}Tm, ^{188, 189}Yb, ¹⁹¹Lu, ^{152, 153, 193, 194}Hf, ^{154, 195, 196}Ta, ^{198, 199}W, and ^{200, 201}Re. This discovery significantly extends the known boundaries of the nuclear chart, paving the way to investigate the properties of unstable nuclei far from the β-stability line in the Z = 58–75 region. This region is of particular importance for exploring phenomena, such as exotic decay modes appearing on the proton-rich side and r-process nucleosynthesis associated with neutron-rich nuclei.