理化学研究所、東北大学、立教大学らの共同研究グループは、不安定原子核を見るための新しい電子散乱実験装置(新型電子顕微鏡)を完成させ、同位体分離器から取り出した微量のキセノン (Xe)-132(陽子数54、中性子数78)原子核の電子散乱実験を行い、陽子分布の決定に成功した。

 小さな原子(1兆分の1mmサイズ)を見るには、高エネルギー電子ビームを原子核に衝突させ、飛び散る電子を調べる「高エネルギー電子散乱」という方法を用いる。従来は元素の薄膜を作って電子ビームを照射していたが、原子核の数が最低10の20乗個必要だった。電子散乱実験は、安定核では容易だが、人工的に作り出す不安定核では大量生成できないため全く不可能だった。

 そこで今回、世界に先駆けてSCRIT法という新手法を開発。標的イオンを細い電子ビームの通り道にトラップして集中させ、自動的に電子散乱現象を引き起こす方法だ。この仕組みを「電子蓄積リング」という加速器の中に作り込むことで、わずか1億個の標的核数で電子散乱実験を可能にする。

 このSCRIT装置を装備した不安定核電子散乱実験施設は、理研の仁科加速器研究センターに約6年かけて完成させた。この施設を用い、同位体分離器ERISから取り出した約1億個のXe原子核をSCRIT装置に流し込み、原子核から散乱する電子を観測し、散乱の角度分布から原子核の陽子分布の決定に成功した。Xeは安定核だが、不安定同位体の実験と全く同じ仕様で実験したので、ERISによる本格的な不安定核生成の開始により不安定核陽子分布測定が可能になる。

 今後、不安定な原子核の陽子分布の測定が進み、この施設が原子核構造を包括的に理解する新しい原子核モデルを構築する拠点となることが期待される。

論文情報:【Physical Review Letters】First elastic electron scattering from 132Xe at the SCRIT facility

東北大学

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大学ジャーナルオンライン編集部

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