京大など、未知の原子核構造に迫る新手法「パリティ移行核反応」を実証 [すらいむ★]

原子核内部では、核子(陽子と中性子)が個々に動くだけでなく、多数が同調して振動する「集団運動」も現れる。これは、原子核の性質を理解する上で極めて重要とされ、その鍵を握る物理量がスピンとパリティだ。
スピンは原子核の磁気的性質を示す量で、整数または半整数の値を取る。パリティは、空間反転に対する対称性を表す量であり、正(+1)か負(-1)の値を取る。多くの原子核は、最もエネルギーが低い基底状態ではスピン0、パリティ正の「0+」状態を示すが、エネルギーが与えられた励起状態では、その組み合わせは多岐にわたる。これらを精査することで、原子核内部の多様な集団運動を個別に研究することが可能になるとされている。

しかし、特定のスピン・パリティを持つ状態だけを選択的に観測することは容易ではない。中でも「0-」(スピン0、パリティ負)状態は、核子同士を結びつける力に深く関わる、素粒子の一種である「パイ中間子」と同一のスピン・パリティを持つため、原子核内における同中間子の振る舞いを強く反映しているとされる。だが、同状態は他の励起状態に埋もれやすく、確認済みの約3000種類の原子核において、明確に同定された例はわずか数十核種にとどまっていた。
こうした原子核の励起状態は各種の核反応を利用して調べられており、核反応の種類を工夫することで、特定の励起状態を選択的に観測することも可能とされる。このような背景から、0-状態を選択的に観測する新たな核反応の開発が求められており、研究チームは今回、それに挑んだという。

>>2-3が可能になったのなら半導体の製造で問題個所が容易に判明する事に成ったでよいのかな

一般的な核反応実験では、加速器で加速した酸素イオンなどを入射して標的の原子核に衝突させ、標的を励起させる。これまで0-状態を励起するには、主に入射粒子から標的原子核へスピンを受け渡す手法が用いられてきた。しかし、この方法では多様なスピン・パリティを持つ励起状態が同時に生成されるため、0-状態が他の状態に埋もれて判別困難になる点が大きな課題だった。
そこで今回の研究では、0+状態の酸素の安定同位体「16O」のイオンが、0-基底状態のフッ素の放射性同位体「16F」のイオンへ変化する際に生じるパリティの変化を、標的原子核へ受け渡す新手法「パリティ移行核反応」が考案された。同反応では、標的原子核側でもパリティが変化する励起状態が優先的に生成されるため、0-状態を直接的に励起できる。さらに、生成される励起状態の種類も制限されるため、標的原子核内の0-状態をより選択的に観測することが可能とされた。

>>5各原子を個別に調べられるようになったから製造品質がさらに向上したで良いのかな

新手法が従来手法よりも高い0-状態選択性を持つことが実験的に示された。

>>7直ぐに新しい方法で製造していかないと大企業が出し抜かれるような状況だな

(a)今回の研究で得られた12B原子核のエネルギースペクトル。既知の0-状態(約9.3MeV)を明瞭に観測すると同時に、新たな0-状態の候補が同定された。(b)0-状態の生成されやすさを1+状態(赤丸)および2-状態(青四角)と比較したもの。新手法では、従来手法に比べてそれぞれ約12倍および約4倍に向上しており、高い0-状態選択性が確認された。(出所:京大プレスリリースPDF)

>>9圧倒的な性能の差を見せつけられてしまうな

また、12B原子核のエネルギースペクトルには、既知の0-状態とは別に、これまで十分に分離して観測することが困難だった新たなピークも観測された。このピークは新しい0-状態の候補である可能性があり、新手法によって従来は観測が難しかった励起状態の研究が可能になることが示された。
研究チームは今後、新手法をさまざまな原子核へ適用し、0-状態の性質を核図表全体にわたって系統的に調べていく計画だ。中でも注目しているのが、0-状態の集団性が増し、エネルギーが低くなる「ソフト化」現象だという。同現象は、原子核物質中における「パイ中間子凝縮」の前兆である可能性が指摘されている。同凝縮は中性子星内部などの極限環境で起こると予想されているが、その発現条件は不明だ。今後、さまざまな原子核における0-
状態を精密に測定することで、同凝縮が起こる臨界密度の解明につながることが期待されるとした。さらに、新手法はニュートリノの質量決定に深く関わる「ニュートリノレス二重ベータ崩壊」の研究への応用も期待されるとしている。

>>11科学が一気に進歩しそうだな


実験室内でしか成功して居無い論文が一般に復旧する日が近いのかな

この連投してるキチガイボット邪魔やな