重イオン貯蔵リングにおける初のサブMeV核反応測定

科学分野:

• 核天体物理学
• 実験核物理学
• 原子・分子物理学

背景:

• 恒星の進化と元素合成を理解するためには、天体物理学的に関連のあるエネルギーでの核反応の研究が不可欠である。
• 従来の実験方法は、特定の天体物理学シナリオで要求される非常に低い中心エネルギーを達成する上で限界に直面している。
• 重イオン貯蔵リングは、これらの低エネルギーでの核反応の精密測定のための新しいプラットフォームを提供する。

研究 の 目的:

• サブMeV中心エネルギーでの核反応研究における重イオン貯蔵リングの能力を実証すること。
• 窒素15（¹⁵N）の陽子散乱（p,p）および反応（p,α）核反応を逆運動学で調査すること。
• 核天体物理学における重要な問題に取り組む将来の研究の基盤を確立すること。

主な方法:

• GSIのCRYRING@ESR重イオン貯蔵リング内のCARMEアレイを利用した。
• ¹⁵N(p,p)¹⁵Nおよび¹⁵N(p,α)¹²Cの逆運動学における核反応測定を実施した。
• 中心エネルギー403keVに対応する426keV/uまでのエネルギーに測定を拡張した。

主要な成果:

• 史上初のサブMeV（403keV）での核反応のエネルギー測定を重イオン貯蔵リングで達成した。
• ¹⁵N(p,p)散乱の結果は、理論的なR行列予測と優れた一致を示した。
• 426keV/uで¹⁵N(p,α)¹²C反応の測定に成功した。

結論:

• 重イオン貯蔵リングは、サブMeVエネルギーでの核天体物理学研究にとって実行可能で強力なツールである。
• これらの測定は、恒星過程の理解に不可欠な反応の研究に新たな道を開く。
• 達成された低エネルギーフロンティアは、実験的核天体物理学の分野を進歩させる。