原子核の磁気的手掛かりが謎のガンマ線放出を解明(Magnetic Clues in Atomic Nuclei Reveal Details About Mysterious Gamma Rays)

2026-08-17 ローレンス・リバモア国立研究所(LLNL)

米ローレンス・リバモア国立研究所(LLNL)を中心とする研究チームは、原子核から放出される謎のガンマ線の起源を解明するため、原子核内部の磁気的性質に着目した研究を行った。近年、一部の原子核で観測される予想以上に強い低エネルギーガンマ線放出(low-energy gamma-ray enhancement)は、その発生機構が不明であり、原子核物理学や元素合成研究における重要課題となっていた。研究では、核子(陽子・中性子)の運動が生み出す磁気双極子遷移を詳細に解析し、この異常なガンマ線増強現象が原子核内部の集団的な磁気運動に起因することを示した。成果は、恒星内部や超新星爆発で起こる元素合成過程(r過程など)の理解を深めるとともに、原子核反応率の予測精度向上にも貢献する。さらに、天体物理学と原子核構造研究を結び付ける重要な知見となり、重元素生成のメカニズム解明に新たな手掛かりを与える研究として注目されている。

原子核の磁気的手掛かりが謎のガンマ線放出を解明(Magnetic Clues in Atomic Nuclei Reveal Details About Mysterious Gamma Rays)
New results from an experiment at the Facility for Rare Isotope Beams answer a fundamental question about the structure of atomic nuclei. (Image: FRIB)

<関連情報>

70Znにおける低エネルギー増強の磁気特性 Magnetic character of the low-energy enhancement in 70Zn

E. K. Ronning,A. L. Richard,S. N. Liddick,A. Spyrou,R. Ringle,H. Arora,H. C. Berg,J. M. Berkman,D. L. Bleuel,K. Bosmpotinis,S. E. Campbell,X. Chen,B. P. Crider,R. J. Coleman,P. A. DeYoung,A. A. Doetsch,H. Erington,T. Gaballah,N. D. Gamage,E. C. Good,B. Greaves,A. C. Hartley,J. Huffman,C. M. Ireland,… M. Wiedeking
Nature  Published:15 July 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41586-026-10758-3

Abstract

The transition of an atomic nucleus from an excited state to a state of lower energy is typically accompanied by the emission of photons. The likelihood of photon emission is a function of the photon energy and of properties of the initial and final nuclear states and is known as the photon (or γ-ray) strength function (γSF)1,2. Of the features present in the γSF, an enhancement in the low-energy region has been observed in some nuclei, but the electromagnetic nature of this enhancement remains an open question3,4. This low-energy enhancement in the γSF significantly impacts our understanding of how elements are created in stars and the structure of the nucleus5,6. Here we present the results from an experiment on the γSF of 70Zn that show that the enhancement in the γSF of this nucleus is of magnetic nature. This observation helps address a long-open question about γSFs in atomic nuclei and directly impacts our predictive capabilities in nuclear science.

2000原子力放射線一般
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