最速でα崩壊するテルル104の寿命測定に成功 -2重魔法核の近傍で極端に強いαクラスターの形成を発見-

2026-025-28 理化学研究所,東京大学,テネシー大学,オークリッジ国立研究所

理化学研究所、東京大学、テネシー大学、オークリッジ国立研究所などの国際共同研究グループは、極めて短寿命な放射性同位体であるテルル104(¹⁰⁴Te)のα崩壊を世界で初めて直接観測し、その半減期が約7.2ナノ秒であることを明らかにした。これは基底状態からα崩壊する原子核として現在知られている中で最も短い寿命である。研究チームは理研RIビームファクトリー(RIBF)を用いて¹²⁴Xeから極めて低確率で¹⁰⁸Xeを生成し、その連続α崩壊を追跡することで¹⁰⁴Teを同定した。解析の結果、¹⁰⁴Teにおけるα粒子形成確率は既知のα崩壊核の中で最高で、従来知られていた原子核の約2倍に達することが判明した。この特異な性質は、¹⁰⁴Teが二重魔法核である¹⁰⁰Snの周囲にα粒子が強く結合したクラスター構造を形成しているためと考えられる。本研究は、100年以上未解明だった重い原子核内部でのαクラスター形成機構の理解を大きく前進させる成果であり、原子核構造や量子多体系の研究に重要な知見を提供する。成果はNature誌に掲載された。

最速でα崩壊するテルル104の寿命測定に成功 -2重魔法核の近傍で極端に強いαクラスターの形成を発見-
124Xeから108Xe、104Teを経て2重魔法核100Snに至る過程

<関連情報>

104Teの超許容α崩壊の直接観測 Direct observation of the superallowed α-decay of 104Te

Ian Cox,Robert Grzywacz,T. T. King,K. P. Rykaczewski,S. Nishimura,R. Yokoyama,N. Fukuda,N. Kitamura,S. Go,C. Mazzocchi,J. M. Allmond,A. Augustyn,N. Braukman,P. Brionnet,A. Esmaylzadeh,J. Fischer,G. Garcia de Lorenzo,S. Hanai,D. Hoskins,N. Imai,K. Kolos,A. Korgul,B. Kreider,S. Michimasa,… M. Yoshimoto
Nature  Published:27 May 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41586-026-10581-w

Abstract

The radioactivity of the α particle is among the most compelling evidence for the existence of cluster structures in atomic nuclei. During the decay process, a pre-existing α particle tunnels through the potential barrier formed by the residual nucleus1,2. The degree of preformation of the α particle, a strongly bound system of two protons and two neutrons, is extracted from the data by dividing the α-decay probability by the barrier penetrability for a given particle energy. The preformation probability changes rapidly near nuclear shell closures, which is direct evidence that clustering is connected to nuclear structure3. Enhanced preformation was observed in the lightest α-particle emitters, spherical tellurium and xenon isotopes decaying to magic isotopes of tin. Here we show the most extreme case of α-particle preformation from the measurement of the decay of tellurium-104 (104Te). With a half-life of 7.2+2.3-1.5 ns , 104Te is the fastest ground-state α-emitting nucleus known so far. The deduced preformation demonstrates that the enhancement is greater for 104Te than for any other nucleus. One nuclear model that can explain our observation postulates that the α particle can exist only in the low-nuclear-matter-density regions on the surface of the nucleus. The uniquely high preformation for 104Te is attributed to its relation to doubly magic tin-100 (100Sn), creating conditions conducive to form an α particle.

2000原子力放射線一般
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました