西村俊二　Shunji Nishimura (RIKEN Nishina Center), 宇宙, 物理, Nuclear Astrophysics, 筑波大学, 物理, 元素合成, 最先端, Physics, Tsukuba, 研究室, 大学院

ニュース (News)

AIツールが重イオン衝突における変形原子核の軸の向きをあきらかにする
AI tool reveals the orientation of nuclei in heavy-ion collisions (Mar. 5, 2024）
Z.-X. Yang, X.-H. Fan, Z.-P. Li, S. Nishimura (PLB 848, 138359)

理研・宇宙と原子核の国際研究ネットワーク・プロジェクト（RiNA-Net) スタート (2023年10月- )
"RIKEN International Nuclear Astrophysics Network (RiNA-Net) has been started. (Oct. 2023 - )
Counter part: Hendrik Schatz (MSU / IReNA, USA)

チタン・バナジウム中性子過剰同位体で新魔法数の消失を観測
- 精密質量測定による原子核構造のより深い理解に期待 - (2023年1月6日）
"Study of the N = 32 and N = 34 Shel Gap for Ti and V by the First High-Precision Multireflection Time-of-Flight Mass Measurements at BigRIPS-SLOWRI"
論文: S. Iimura, M. Rosenbusch et al. (PRL 130, 012501)

BRIKEN実験加速器実験によるｒ過程の同位体比の再現に成功
- 宇宙初期と太陽系のバリウムは中性子星合体が起源か？ - (2022年10月19日）
"β-Delayed One and Two Neutron Emission Probabilities South-East of ¹³²Sn and the Odd-Even Systematics in r-Process Nuclide Abundances"
論文: V.H. Phong, S. Nishimura et al. (PRL 129, 172701)

BRIKEN実験中性子魔法数 N = 82におけるｒ過程・原子核の遅発中性子放出測定に成功 (2021年8月09日）
"Beta-delayed Neutron Emission of r-process Nuclei at the N = 82 Shell Closure (BRIKEN)" (link to JINA-CEE)
論文: O. Hall et al. (PLB 816, 136266)

HIMAC実験 H447: 高密度物質の研究 (2021年6月12-14日）
"High density nuclear matter (EOS)"
実験セットアップ：NiGIRI & FC

The PMTs from CERN-NA44 (H1) are used for FC

BRIKENプロジェクト完了
"BRIKEN project has been completed in 2021 May.
Local Crews:

質量測定プロジェクトZD-MRTOFをスタート
"mass measurement program ZD-MRTOF has been started.

「中性子過剰核の変形から探る爆発的重元素合成」（科研費・基盤（S）、代表：西村）スタート
 "r-process nucleosynthesis and role of deformed nuclei" has been started (KAKENHI: S.Nishimura)

IReNA (International Research Network for Nuclear Astrophysics)がスタートしました

JINA-CEE / ChETEC / EMMI / NuGRID / SFB 881 The Mily Way System / UKAKUREN

全ガンマ線吸収型検出器を利用したDTAS実験を推進; JSPS 外国人招へい研究者（長期）アルゴラ氏
Total absorption study of the decay of exotic nucleus

2019年3-4月スペインからDTAS検出器・遮蔽シールドが理研に到着

RIKEN Pioneering Project: Evolution of Matter in the Universe (r-EMU)がスタートしました
Team 1 (S.Nagataki): Super-Nuclear Physics in Astrophysical Big Bangs

2018年11月遅発中性子のエネルギー測定のための飛行時間型中性子検出器(VANDLE:テネシー州立大)
neutron time-of-flight detector (VANDLE: Univ. Tennessee) at F11 area

重い元素合成・第３ピークと核分裂研究に向け、崩壊装置の開発を開始
Development of decay spectroscopy toward 3rd r-process nucleosynthesis

3月26-27日筑波大学宇宙史研究センター Inaugural Symposium (TCHoU)

2017年12月22日: EURICA実験から36種の新同位元素を発見
36 New Isotopes are discovered from the EURICA
Y. Shimizu et al. J. Phys. Soc. Jpn. (2018): ¹⁰⁴Rb, ¹¹³Zr, ¹¹⁶Nb, ^118,119Mo, ^121,122Tc, ¹²⁵Ru, ^127,128Rh, ^129,130,131Pd, ¹³²Ag, ¹³⁴Cd, ^136,137In, ^139,140Sn, ^141,142Sb, ^144,145Te, ^146,147I, ^149,150Xe, ^149,150,151Cs, ^153,154Ba, ^{154,155,156,157}La

12月6－8日筑波大学大学院共通科目：宇宙の歴史講義
Lecture at University of Tsukuba

2017年11月6日：新同位体元素ルビジウム-72を発見 - 原子核地図における天橋立構造 -
Discovery of ⁷²Rb: A nuclear sandbank beyond the proton drip line

2017年10月 ~ 11月: BRIKEN実験・第２弾を予定：78Ni領域、質量数A=100領域の遅発中性子放出確率の測定
Oct. - Nov. 2017: 2nd BRIKEN campaign will be performed at RIBF for beta-delayed neutrons emission

mini-WAS3ABi検出器をBRIKENに投入

2017年7月20-21日 (RIBF-2F): X線天体と元素合成を中心とする宇宙核物理研究会
Nuclear astrophysics meeting X-Ray Objects and Elements Synthesis (UKAKUREN)

2017年5月31日: 8種の新同位元素：⁷³Mn, ⁷⁶Fe, ^77,78Co, ^80,81,82Ni, ⁸³Cuを発見
8 New Isotopes are discovered

2017年6月 ~ : RIBFにおいてBRIKEN実験を開始：r過程での遅発中性子放出確率の測定(²³⁸Uビーム強度:40 - 50 pnA)
　BRIKEN starts measuring beta-delayed neutrons at RIBF

2017年2月16日 : 中性子過剰核94種の寿命測定に成功 - 重元素合成r過程希土類元素の起源解明に大きく前進 -
94 β-Decay Half-Lives of Nuetron-Rich ₅₅Cs to ₆₇Ho: Experimental Feedback and Evaluation of the r-Process Rare-Earth Peak Formation

2017年2月6日: ビックバン元素合成研究に残る最後の重要核反応確率を初測定 - ビックバン元素合成の謎がさらに深まる -
⁷Be(n,α)⁴He Reaction for the Cosmological Li Problem

2017年1月22-28日@放射線医学研究所HIMAC: 高密度物質における状態方程式(EOS)のテスト実験を実施
Test experiment for Equation of State (EOS) was performed at HIMAC

2017年1月5日: 世界最高水準の核分光研究プロジェクト「EURICA（ユーリカ）」完了
- 440種もの希少原子核の多様な崩壊データ収集に成功 - :
EURICA project has been completed.

2016年11月: BRIKENプロジェクトのコミッショニングを開始！
Commissioning of the BRIKEN project has been started at RIBF.

2016年10月14日: ⁶⁷Kr が２個の陽子を放出して崩壊することを発見
Two-Proton Radioactivity of ⁶⁷Kr

2016年9月6-7日 (RIBF): EURICAコラボレーション・ミーティング
EURICA Celebration and Collaboration Meeting:
　

2016年7月: 極薄シリコン検出器の評価実験@ペレトロン
Test of Ultra-thin Silicon Detector at Pelletron

BRIKEN装置をビームラインに設置開始:
Installation of BRIKEN in BigRIPS/ZDS （ 2016年7月05日）

国際シンポジウムNuclei in the Cosmos (新潟) （ 2016年6月19-24日）

陽子ドリップラインにおいて新同位元素(⁶³Se, ⁶⁷Kr, ⁶⁸Kr)を発見。New isotopes (⁶³Se, ⁶⁷Kr, ⁶⁸Kr) were identified. (2016年6月03日）

新同位元素(⁹⁶In, ⁹⁴Cd, ⁹²Ag, ⁹⁰Pd)を発見。陽子過剰な⁹³Agと⁸⁹Rhは陽子を放出して崩壊: New isotopes (⁹⁶In, ⁹⁴Cd, ⁹²Ag, ⁹⁰Pd) were discovered. Discovery of new proton emitters, ⁹³Ag, ⁸⁹Rh （2016年4月22日）
重元素合成の鍵を握る中性子過剰核110個の寿命測定に成功: β-decay half-lives of 110 neutron-rich isotopes were measured. （2015年5月12日）

宇宙核物理と元素合成 (Research Subject: Nuclear Astrophysics)

-- 超新星爆発 (Hubble Siteより) --

　爆発的重元素合成：鉄より重い元素、例えば金やウランはどこで創られたのでしょうか？その起源として、太陽質量の８倍以上もの重い恒星が重力崩壊を起こし、大爆発する超新星爆発が考えられています。この重元素合成過程は1950年代に提唱され、急激に進むという意味のrapid(高速)の頭文字を取って「r過程」と呼ばれています。このｒ過程の特徴は、種となる原子核が周囲を飛び交う沢山の中性子を次々と吸収し、約数秒程度もの短時間に重く不安定な原子核が一挙に作られる非常に激しい反応にあります。ここで、重い元素を作るためには、これら非常に中性子が多く重い原子核（中性子過剰核）がβ崩壊により中性子を陽子に変換する時間が非常に重要となります。最近は中性子星同士の融合においてｒ過程が起きたという説も出てきており、未だに多くの謎が残っています。現在、RIBFで推進している原子核物理、分光分析や重力波などの天体観測、ニュートリノ加熱や中性子星における状態方程式を考慮にいれた大規模計算など、あらゆる側面からこの「重元素合成の解明」に向けた研究が進み、ｒ過程に関する理解が進むと考えています。

私たちは加速器を利用した原子核研究から宇宙における「物質創成の謎」の解明に向けた研究を推進しています。また、従来の測定方法を打ち破る革新的な検出装置の開発も積極的に行っています。海外の研究者が沢山参加する国際的な研究環境です。世界最先端の新しい研究分野「宇宙核物理」をやる意欲のある方の参加もお待ちしております。（2016年から筑波大学・連携大学により学生の受け入れが可能となりました。）

キーワード ：
重元素合成 (r-過程）、β崩壊、核構造、高密度物質の状態方程式(EOS)、原子核反応、
遅発中性子放出、質量、核異性体、新同位体元素

研究プロジェクト(Research Projects)

EURICAプロジェクト (EURICA Project)：

βγ核分光装置 (EURICA)

2012年から欧州γ線検出器（大球形ゲルマニウム半導体検出器を利用した世界最高水準の核分光研究プロジェクトEURICA(ユーリカ)を開始しました。これまでに100日間をかけて380種もの放射性同位元素のデータ収集に成功しました。不安定な原子核原子核が崩壊する様子をしらべることにより、希少な原子核の魔法数、核異性体、変形、重元素合成に関する新たな知見を次々と明らかにしています。今後、収集した大量のデータを解析することにより多くの研究成果が期待されます。

写真 (Photos)

BRIKENプロジェクト (BRIKEN Project) ：

βn測定装置 (BRIKEN)

非常に中性子過剰な原子核がβ崩壊する際には、中性子１個、または複数個を放出する遅発中性子放出が起こります。中性子の検出は容易ではなく、そのエネルギーは数eVから数MeVにまで拡がっています。そこで米国・スペイン・ドイツから約150本もの3He検出器を取り寄せた世界最高性能・遅発中性子測定プロジェクト(BRIKEN)を開始します（内、26本は科研費で購入）。β崩壊を測定する装置としては、英国で開発されたAID検出器（アイダ）、またはWAS3ABi検出器（ワサビ）を採用する予定です。

写真 (Photos)

CAITENプロジェクト (CAITEN Project) ：

βγn測定装置 (CAITEN)

β崩壊に伴い放出される遅発中性子のエネルギーを測定するためには、中性子の飛行速度を測定する必要があります。この飛行速度を測定するためには、ある飛行距離を飛ぶのに要する時間を精度よく測定する必要があります。そこで、高速・高時間分解能を特徴とするプラスチックシンチレータを導入したβ線検出器(CAITEN)を製作しました。約15,000個のピクセル型シンチレータを円筒状に配列し、内部に位置検出型光電子増倍管を配置した設計になっています。この円筒形シンチレータを毎秒１回のスピードで回転させ、同時に上下運動をさせることにより様々な種類の不安定核のβ崩壊を調べることが可能となっています。中性子検出器としては、γ線と中性子の波形の違いを利用した波形型シンチレーション検出器(NiGIRI)を開発しています。

写真 & 動画 (Photos and Movies)

高密度中性子過剰物質(EOS)の研究
(Study of Equation of State via Collective Flow) ：超新星爆発における高密度中性子過剰物質状態(EOS)はどれ位硬いのか（柔らかいのか？）を探るために重イオン衝突を利用した高密度物質を作り、その圧力を調べる研究を始めました。ここでは、大強度ビームを利用した準正面衝突事象に特有の非等方的集団運動に着目した系統的な研究を検討しています。遅発中性子のエネルギー測定装置として開発したNiGIRI検出器を利用し、陽子や中性子に加え、その他の荷電粒子(d,t,^3,4He, ^6,7Li)やγ線バックグランドを識別する試みを始めました。まずは、放射線医学研究所のシンクロトロン加速器からの大強度Xeビームを利用し、生成粒子の集団運動についてテスト実験（16H355）を開始します。

超低エネルギー原子核反応の研究 (Low-energy Nuclear Reaction) ：ビッグバンやr過程などにおいて、元素合成の鍵を握る非常に重要な原子核反応があります。また、ウランの素となる重い中性子過剰核を作ることは難しく技術的な問題に直面しています。これらの課題を解決するための基礎的な原子核反応実験を検討しています。理研にあるペレトロン加速器からの低エネルギービーム（⁴He, ¹¹B, ¹⁹⁷Au）を打ち込んだ検出器の性能評価実験を開始しました。

写真 (Photos)

その他 (Others)

高エネルギー原子核衝突 (QGP) ：
◯ CERN-NA44

◯ CERN-WA98

◯ BNL-PHENIX