ウランより重い原子核が安定する仕組みを解明 ―100番元素フェルミウム252が変形した二重魔法核であることを実証―

2026-09-07 日本原子力研究開発機構

日本原子力研究開発機構(JAEA)の研究チームは、ウランより重い原子核であるフェルミウム252(^252Fm)について、その回転運動を初めて詳細に観測し、陽子数100・中性子数152の変形した二重魔法核であることを実証した。タンデム加速器を用いて^252Fmを生成し、複数の回転準位間で放出されるγ線を測定。その回転エネルギーとスピンから慣性モーメントを求めたところ、^252Fmは周辺の原子核より大きな値を示し、陽子100・中性子152にシェルギャップが存在することが示された。従来、二重魔法核は球形と考えられていたが、本成果は変形した二重魔法核の存在を明確にした点で重要である。さらに重い超重元素に予測される「安定の島」の構造解明や元素の存在限界の理解、核変換に必要な核データの構築にもつながると期待される。

ウランより重い原子核が安定する仕組みを解明 ―100番元素フェルミウム252が変形した二重魔法核であることを実証―
図1:変形したフェルミウム(252Fm)原子核の回転速度が増加する様子(左図)と、回転エネルギーの様子(中図)
回転運動の様子から、252Fmは、陽子数100、中性子数152の魔法数を有し、周囲の原子核と比べ、原子核がより強く結合している(右)

<関連情報>

重アクチニドにおける変形と魔法性:基底状態回転バンドの最初の観測252Fm Deformation and Magicity in Heavy Actinides: First Observation of the Ground-State Rotational Band of 252Fm

R. Orlandi, M. Asai, H. Makii, K. Nishio, K. Hirose, K. Tsukada, T. K. Sato, Y. Ito, F. Suzaki et al.
Physical Review Letters  Published :17 August, 2026
DOI: https://doi.org/10.1103/7gzt-ldn5

Abstract

The ground-state rotational band of 252Fm ( =100, =152) was investigated using two different experimental setups at the JAEA Tandem Accelerator Laboratory. The 2+→0+ and 4+ →2+ transitions were observed in the decay of 256No via − coincidence spectroscopy. The energies of the (6+)→(4+), (8+) →(6+), and (1⁢0+) →(8+) transitions were identified in the prompt -ray spectrum of 252Fm produced in the 18O+249Cf multinucleon transfer reaction. The new data reveal that, compared with neighboring fermium isotopes and =152 isotones in the region, 252Fm has the lowest first excited 2+-state energy, 41.88(16) keV, and the largest kinematic moment of inertia. These properties constitute new evidence for the deformed shell gaps at =100 and =152, supporting the understanding of 252Fm as a deformed doubly magic nucleus.

2000原子力放射線一般
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