3/25/2009 ミニワークショップ「核データと核物理
QMDを用いた10Be+12C反応の解析
平田雄一
(2001年北海道大学大学院原子核理論研究室博士課程修了
専門は原子核反応シミュレーション
指導教官:大西明(京大 基研))
岩元洋介1 , 仁井田浩二2, 板垣直之3, 千葉敏4,
佐藤達彦5, R.M.Roninngen6
1.日本原子力研究開発機構 原子力基礎工学研究部門 放射線工学研究グループ
2. 高度情報科学技術研究機構
3. 東京大学大学院 理学系研究科物理学専攻
4.日本原子力研究開発機構 先端基礎研究センター 極限重原子核研究グループ
5.日本原子力研究開発機構 原子力基礎工学研究部門
環境・放射線工学研究ユニット 放射線防護研究グループ
6.Michigan State University National Superconducting Cyclotron Laboratory
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核物理における10Beの研究の進展
反応:
10Beを入射原子核として利用可能となった
10Be(30MeV/u)+12C
EXFOR 核データベース
N.I.Ashwood et al. Phys. Rev. C 72, 024314 (2005).
構造: 10Beの高励起状態における新しいクラスター構造の予言
10Beの高励起状態(励起エネルギー=45MeV)には、
2n+4d正四面体の構造(新しいクラスター構造)が現れる。
Naoyuki Itagaki et al. International Journal of Modern Physics A (2008).
d
n
クラスター構造の変化
α
α
n
d
n n
d
d
基底状態
励起状態(励起エネルギー=45MeV)
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微視的シミュレーション(QMD)を用いた
10Be(10, 30, 50MeV/u)+12C反応の解析
研究課題
(1)10Beの高励起状態が生成可能か?
(2)フラグメント及び中性子の生成断面積の振る舞い
はどのようなものであるか?
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QMDの枠組み
Koji Niita et al. Phys. Rev. C 52, 2620 (1995)
(1)前平衡過程 (時刻t≤tsw[fm/c])
粒子の波動関数
(ガウス波束を仮定)
粒子の運動方程式
(波束中心に関するニュートン方程式)
dR i dH dPi
dH

,

dt
dPi
dt
dR i
衝突項 粒子間衝突断面積(実験データ)により粒子衝突による運動量(Pi)の変化を記述
(2)平衡過程(時刻t>tsw[fm/c])
統計崩壊模型(GEM)による励起フラグメントの崩壊を記述
S. Furihata Nucl. Instruments and Meth. B 171, 251 (2000)
tsw(前平衡過程から平衡過程へ到達するのにかかる時間)は、
任意パラメータ
4
波束中心(Ri)の時間発展
衝突径数= 0fm
10Be(30MeV/u)+12C
衝突径数= 4fm
12C
10Be
5
核データの解析におけるQMDの利用
10Be(10,
ない。
30, 50MeV/u)+12C反応にQMDが適用された例は
6
QMDにおける
tsw(前平衡過程から平衡過程へ到達するのにかかる時間)について
10Be+12C反応の重心系での衝突した2核子
の平均運動エネルギー(<Tc.m.>)の時間変化
Tc.m.  s  m1c 2  m2c 2
Satoshi Chiba et al., PRC 54, 6, 3302 (1996).
<Tc.m.>が一定に収束するまで、少なくとも75fm/cを要する。
したがって、tsw≧75fm/cであると考えられる。
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10Be(50MeV/u)+12C反応の前平衡過程において生成される10Beフラグメントの
励起エネルギー分布の時間発展
•前平衡過程で、励起エネルギーが45MeV以上の高励起10Beフラグメントが生成される可能
性がある。
•励起エネルギーが45MeV以上の高励起10Beフラグメントは早い段階に生成され、すぐに崩
壊する傾向がある。
→高励起10Beフラグメントの崩壊によって放出されるγ線や中性子線を実験で観測可能?!
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10Be(50MeV/u)
+ 12C, b= 2fm
10Be
45MeV
10Be
45MeV
10Be
45MeV
10Be
45MeV
10Be
10Be
45MeV
45MeV
9
tsw=75[fm/c],100[fm/c]
,150[fm/c]のときの
Be,C,Oフラグメント
生成断面積
10MeV/uでは、
tswが大きいほど
中性子過剰核
生成断面積が大きい。
50MeV/uでは、
tswにあまり依存しない。
10
tsw=75[fm/c],100[fm/c],150[fm/c]のときの中性子生成断面積
入射エネルギーが10MeV/uの場合に、顕著なtsw依存性が見られる。
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まとめ
QMDを用いて、 10Be(10,30,50MeV/u)+12C反応を解析し
た。
その結果以下のことがわかった。
(1)前平衡過程で、励起エネルギーが45MeV以上の高励起の10Beフラグメン
ト
が生成される可能性がある。
(2)QMDに含まれるパラーメータtswに関する情報を、中性子及び中性子過剰
核の
生成断面積から得られる可能性がある。
是非、理研のRIビームを用いて、実験をお願い致します。
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