超変形した原子核40Caの崩壊メカニズムを解明~宇宙での元素合成過程の謎に迫る成果~

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2022-06-20 日本原子力研究機構

【研究成果のポイント】

  • カルシウム40原子核の超変形状態から球形の基底状態への予想外に抑制された崩壊を発見
  • 超変形原子核の崩壊メカニズムはこれまで大きな謎であったが、カルシウム40原子核に存在する3つの異なる変形状態からの電子・陽電子放出による崩壊遷移を観測することで明らかに
  • 原子核特有の変形共存現象に関する理解が進展し、宇宙での元素合成過程や原子核の魔法数進化現象の理解に寄与

概要

大阪大学核物理研究センター、オーストラリア国立大学、日本原子力研究開発機構、東京大学、GITAM大学の国際共同研究グループ(代表:大阪大学・井手口准教授)は、カルシウム40(40Ca)の超変形状態※1から球形の基底状態※2への崩壊遷移が予想外に抑制されていることを世界で初めて明らかにしました。これは質量数50以下の原子核で最も強く抑制されたものでした(図1)。この新しい発見は原子核に特有な変形共存現象※3を広く理解する上でも重要なものです。

図1.質量数(陽子数と中性子数の和)50以下の原子核でのスピン0状態間の遷移強度。緑色の点が40Caの超変形状態から基底状態への遷移強度で最も小さい値を示している。赤い点は遷移強度の実験値、破線は質量数Aの2/3乗に反比例する曲線でスピン0状態間の質量数に対する傾向を示す。

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