クーロン励起による完全核分光

概要

目次

１．多重クーロン励起 　
２．実験によって得られる物理量
３．多重γ線検出器GEMINI
４．粒子検出器の特徴
５．ドップラー補正
６．Ge偶偶核の系統的研究 - 変形が共存する原子核の研究 - 　
７．Geのバンド構造
８．2つの0⁺準位(変形共存)
９．基底準位の逆転

重イオンを用いた多重クーロン励起では、2MeV以下の殆どの励起準位を励起することが出来ます。散乱核の角度毎のγ線の強度比をχ² fitting code GOSIAによって解析を行うことにより、これらの励起準位に関するマトリクスエレメントを一度に得ることが出来ます。マトリクスエレメントから、換算転移 確率B(E2)や、電気四重極モーメントQなどが計算され、また<Q2>、 <cos3δ>といった励起準位の変形パラメータも得ることが出来ます。<Q2>は変形の大きさ、<cos3δ>は変 形の形を表します。さらにσ(Q2)、σ(cos3δ)からはその変形の"やわらかさ"を知ることが出来ます。

BGOコンプトンサプレッサーとゲルマニウム検出器を組み合わせたアンチコンプトンガンマ線分析器は、 低バックグラウンド・高分解能を達成することが出来ます。 多重ガンマ線検出装置とは、これを多数組み合わせて球状に配置した装置です。 同時発生する多重ガンマ線を検出して、原子核の構造、特に高スピン状態の研究で多くの実績を収めています。 原研には16台のアンチコンプトンガンマ線分析器からなる多重ガンマ線検出装置（"GEMINI"）があります。

写真はGEMINIの中心に納めた粒子検出器です。この装置の特徴は以下の通りです。

1. 10⁵オーダーの高い計数率で測定可能。
2. クーロン励起実験に必要な位置分解能（0.5mm〜1.0mm)を持つ。
3. 重イオンを用いた実験に40日以上使用したが照射損傷による劣化は認められない。
4. GEMINIにおいて使用可能なコンパクトサイズ（110mmφ）である。
5. ガスカウンタ等に比べハンドリングが容易である。

粒子検出器によって散乱角の情報が得られると、それから放出されるγ線のドップラー補正を行うことができます。ドップラー補正前には一山だった左の ピークは、ドップラー補正後には二山となり、ダブレットであったことが分かります。また補正後に出てきた右のピークはドップラー補正前では全く見いだすことが 出来ません。

Ge偶々核の低励起準位は⁷²Geの特異な02+を除けば、2₁⁺が1フォノン、0₂⁺,2₂⁺,4₁ ⁺が2フォノンのトリプレットと見なせるバイブレーション的な構造です。これらの準位の構造を調べる手法として 多重クーロン励起は最も適していると言えます。これらの準位の変形状態を調べるために原研タンデム加速器においてGeビームによる多重クーロン励起実験を 行いました。

多重クーロン励起の結果からGeの低励起準位はバイブレーションよりむしろバンドとして理解されることが明らかになりました。 ^{74, 76}Geにおいては2₂⁺はγバンドヘッドであり、0₂ ⁺は球形のイントルーダーステートであることが分かりました。

Geの低励起準位には2つの異なる0⁺準位が共存している。その2つの0⁺ 準位の変形度を系統的に見てみると、⁷⁰Geと⁷²Geの間で変形度が逆転していることが分かりました。このことは基底準位の0 ₁⁺と励起準位の0₂⁺が⁷⁰Geと⁷² Geの間で逆転していることを示しています。

Geの系統的な多重クーロン実験により低励起準位の準位構造が明らかになりました。特に⁷⁰Geと ⁷²Geの間では基底準位が入れ替わっていることが明らかになりました。