理化学研究所

東京大学大学院理学系研究科

概要

理化学研究所（理研）仁科加速器科学研究センター核分光研究室の市川雄一専任研究員、上野秀樹室長、東京大学大学院理学系研究科の大塚孝治名誉教授らの国際共同研究グループは、中性子過剰な銅同位体⁷⁵Cu（陽子数29、中性子数46）原子核の励起状態の磁気モーメント測定に世界で初めて成功しました。

本研究成果は、エキゾチック核の構造を特徴づける二つの原理、「殻進化」と「変形」の統一的な理解につながり、宇宙における元素合成過程の解明に役立つと期待できます。

銅同位体は、安定な⁶⁵Cu（中性子数36）から中性子の数を増やしていくと、基底状態の性質が⁷⁵Cuで突然変化することが知られています。しかし、この変化は、原子核の殻構造が中性子数の増減に伴って変化していく殻進化の効果なのか、原子核全体の形の変形による効果なのか、よく分かっていませんでした。この問題を解く鍵は、⁷⁵Cuの内部構造を反映する励起状態の磁気モーメントにあります。しかし、⁷⁵Cuの励起状態の半減期は150ナノ秒（ns、1nsは10億分の1秒）と短いために、これまで測定することは不可能でした。。

今回、国際共同研究グループは、高効率で短時間の測定を実現するために、独自に開発した超高速スピン制御技術を利用して、理論極限に近いスピン整列度（30％）の⁷⁵Cuビームを生成し、その磁気モーメントを測定しました。そして、測定データを、スーパーコンピュータ「京」による理論解析と比べたところ、⁷⁵Cuは変形したコアの周りを陽子が周回している構造であることが分かりました。これにより、中性子過剰なCu同位体に対して、変形していながらも殻進化が起こるという新たな描像を提示しました。

本研究は、国際科学雑誌『Nature Physics』オンライン版（2018年1月21日付）に掲載されました。

詳細については、理化学研究所のホームページをご覧ください。

―東京大学大学院理学系研究科・理学部 広報室―