カドミニウム同位体の核半径測定による核構造理論の検証

テネシー大学を中心とする国際研究チームは、カルシウム同位体の核半径の挙動を記述するために開発された原子核の理論モデルを確認するために、カドミウム同位体でレーザー分光法を用いその検証に成功した(Hammen et al., Phys. Rev. Lett. 121, 102501, 2018)。

 

正の核電荷の空間的広がりとして定義される電荷半径(下図)は、原子核の基本的なパラメータの1つであり、原子殻内の電子によって構成される、原子の光学スペクトルで調べることができる。あらゆる種類の原子のスペクトルは、指紋と同様に独特であり、レーザー光を用いて正確に測定することができる。

 

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Credit: ne.phys.kyushu-u.ac.jp

 

原子核の空間広がりに関する情報を提供するこの技術は、一瞬で崩壊する非常に寿命の短い核にも適用できる。カドミウム同位体のレーザー分光測定で同位体の半径の特殊な挙動を記述する核モデルの検証が行われた。

2年前、研究チームは、標準的な核モデルでは説明できないカルシウム同位体の半径測定値を発見した。現在、核密度汎関数理論に基づいた改良モデルが提案されていた。そのパラメータは、カルシウム半径の変化に適合し、カルシウムと同じ大きさの核半径を再現することができた(下図)。

 

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Credit: Phys. Rev. Lett.

 

核構造理論の目的は、核構造の大部分に有効なグローバルモデルを達成することである。新型モデルの予測力は、30個以上のカドミウム同位体の半径測定を測定された。電荷の半径は理論的記述が困難と考えられていたが、新しい実験で偶数および奇数の質量数を有する同位体間の電荷半径の小さな変化に適用できることがわかった。

 この実験はISOLDE@CERNのCOLLAPSコラボレーションの装置で行われた。

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