アルゴン同位体の高精度質量測定で新魔法数の強さを解明 -新魔法数N=32はどこまで「魔法」なのか?-

2026-08-19 理化学研究所,高エネルギー加速器研究機構

理化学研究所と高エネルギー加速器研究機構(KEK)を中心とする国際共同研究グループは、短寿命アルゴン同位体^49Ar、^50Arの質量を高精度で測定し、新魔法数N=32の性質を明らかにした。理研のRIBFと、理研・KEKが共同開発したCRISMASSを用い、^50Arの質量を初めて直接測定するとともに、^49Arの測定精度を従来の約250倍に向上させた。質量データから、N=32の魔法数は^52Ca(陽子数Z=20)で最も強く、Zが20から離れると弱まることを実証した。また、^52Caが既知の^48Caに匹敵する強い陽子・中性子相互作用を持つことも確認され、「魔法核」であることを支持した。成果は、原子核構造の理解だけでなく、恒星や中性子星合体などにおける重元素合成と宇宙の化学進化の解明にもつながると期待される。

アルゴン同位体の高精度質量測定で新魔法数の強さを解明 -新魔法数N=32はどこまで「魔法」なのか?-
図1 理研とKEKが共同開発した停止低速RI精密質量分析システム(CRISMASS)

<関連情報>

エキゾチックな48−50 Ar同位体の質量測定:ダブルマジック52Caの陽子・中性子相互作用および=32サブシェルの頑健性の探求 Mass Measurements of Exotic 48−50Ar Isotopes: Probing Proton-Neutron Interaction of the Doubly Magic 52Ca and the Robustness of =32 Subshell

C. Y. Fu, W. D. Xian,,, T. Niwase, M. Rosenbusch, M. Wada, A. Scalesi,, V. Somà, J. Lee, H. Ishiyama et al.
Physical Review Letters  Published: 6 August, 2026
DOI: https://doi.org/10.1103/krq1-t8p

Abstract

High-precision multireflection time-of-flight mass spectrometry has been applied at BigRIPS-SLOWRI of the Radioactive Isotope Beam Factory (RIBF). The atomic mass of 50Ar was measured for the first time, and the mass value of 49Ar was determined to be 674 keV lower than the one from a previous ⁢− TOF measurement, with a precision improved by a factor of 250. The new mass data enable us to determine the empirical proton-neutron interaction strength in the unconventional doubly magic nucleus 52Ca. This strength exhibits a conspicuous variation across shell closures, analogously to what observed in classical doubly magic nuclei. Meanwhile, our measurements support the existence of a weak shell effect at =32 in Ar isotopes. To supplement these experimental findings, theoretical calculations were performed for the isotopes of interest, which, compared with data, illustrate the capacity of ab initio expansion methods to capture key quadrupole correlations in doubly open-shell nuclei via an explicit account of nuclear deformation.

1701物理及び化学
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