フッ素-29が「2中性子ハロー原子核」であることを発見~魔法数20の消失と中性子ハロー構造の出現~

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2020-08-21 理化学研究所,セント・メリーズ大学

理化学研究所仁科加速器科学研究センターRI物理研究室の櫻井博儀室長、ドルネンバル・ピーター専任研究員、セント・メリーズ大学(カナダ)物理天文学部のカヌンゴ・リツパルナ教授、バグチ・ショーモ博士研究員(研究当時)、田中良樹博士研究員(研究当時)らの国際共同研究グループは、フッ素-29(29F、陽子数9、中性子数20)原子核の半径を初めて測定し、29Fでは二つの中性子が原子核から染み出て、月にかかる暈(かさ:ハロー)のように広がった「2中性子ハロー原子核」となっていることを発見しました。

本研究成果は、「魔法数[1]」の消失現象と中性子ハローの出現機構の関係性の理解に貢献すると期待できます。

これまで、中性子数20は通常の原子核では魔法数であることから、この中性子数を持つ中性子過剰なフッ素同位体である29F原子核は、核子(陽子と中性子)が強く束縛されたコンパクトサイズの原子核であると予想されていました。

今回、国際共同研究グループは、仁科加速器科学研究センターの擁する世界最高性能のRIビーム生成施設「RIビームファクトリー(RIBF)[2]」において、29Fを生成し、炭素標的に衝突させる実験を行いました。29Fの原子核半径を導出した結果、これまでの予想に反し、29Fは二つの中性子が薄く広がったハロー構造を持つ2中性子ハロー原子核であることを発見しました。これは、通常の原子核で成り立つ中性子数20の魔法数の性質が消失していることを示しています。

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