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| ISOLDE 実験セットアップのリスト | |
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| COLLAPS、CRIS、EC-SLI、IDS、 ISS 、ISOLTRAP、ルクレシア、ミニボール、MIRACLS、SEC、VITO、WISArd | |
| その他の施設 | |
| メディシス | ISOLDE から収集された医療用同位元素 |
| 508 | 固体物理学研究所 |
ISOLDEソレノイド分光計( ISS ) 実験は、 CERNのISOLDE 施設に設置された常設の実験装置です。MRI 外の磁石を使用して、 HIE-ISOLDE 後置加速器によって生成された重放射性イオンビーム(RIB) を軽いターゲットに向け、反応の運動学を測定します。この実験の目的は、星の化学元素の生成など、いくつかの天体物理学的プロセスに存在する条件を再現して、原子核の特性を測定することです。 [1] [2]この実験では、非常に不安定で放射性の高い (エキゾチックな) 核における核子間相互作用をより深く理解できる結果も得られます。 [1]
ISS実験は2021年に全面的に運用開始され、長期シャットダウン2の間に建設が完了した。[2]
背景
従来の核種生成実験は、標的物質に陽子または中性子を照射し、照射後に生成された同位体を分析することによって行われます。この方法では、時間遅延により短寿命の生成物が観察されないため、反応機構の分析が制限されます。[3] [4]これに代わる方法は、重い発射体で水素標的を照射することに基づく逆運動学です。これらの反応の生成物と運動学は、検出器によって飛行中に検出できます。[5]
核反応のQ値は、反応で吸収または放出されるエネルギーの量を示します。この値の測定値は、反応で放出される粒子のエネルギーから推測できます。反応収量の角度分布から、残留核の励起エネルギーとその角運動量 量子数を決定することができます。逆運動学法が使用されているため、測定の解像度は相対論的効果の影響を受けます。特に、質量中心が実験室フレーム内で高速で移動する場合はそうです。[ 2 ]
放射性ビームによる単純な反応は、ヘリカル軌道分光計（HELIOS）を用いた逆運動学の概念を使用して研究することができます。均一磁場磁気ソレノイド内では、磁石の磁気軸に揃ったターゲットから放出された粒子は、らせん状の軌道を描きます。1周すると、粒子は軸に戻り、運動圧縮効果を防ぐことができるため、検出することができます。[6] [7] [2]この設計は、核反応中に放出される軽い荷電粒子に有効です。 [8]
実験のセットアップ
ISOLDE施設は、陽子シンクロトロンブースター（PSB）からの陽子を同位体生成ターゲットに衝突させることでRIBを生産します。化学と質量によって選択された関心ビームは、重水素ターゲットに衝突する前にイオン化され加速されます。ISSは反応の運動学を測定するために使用されます。[2] [9]
ISSは、4Tのソレノイド磁石の軸に沿ってシリコンセンサーが配置された六角形のチューブで構成されています。[10]この構成はHELIOS分光計の構成に基づいており、運動学的圧縮はありません。[11]この磁石は以前はMRIの目的で使用されており、クイーンズランド大学病院から入手されました。[9] ISOLDE施設の2.5Tの制限により、現在、磁石の完全な磁場強度を利用することはできませんが、制限を引き上げる計画があります。[12]
使用されるシリコンセンサーは24個の両面ストリップ検出器で、20keVに近いQ値分解能を可能にするように設計されています。六角形構造のアレイは、それぞれ8個の検出器を備えた3つの個別のモジュールで構成されています。[10]アレイには、各側に4つのDSSSD検出器も含まれており、片側はシリコンウェーハを挟んで対になっています。[13]
弱いビームを用いた反応研究に使用されるターゲットは、SpecMATと呼ばれるアクティブターゲットです。[14]これは、目的の反応を生成するために必要なガス核に応じて特定のガス混合物で満たされた時間投影チャンバー（TPC）を使用します。 [15] TPCは、高度に粒度化されたガス検出器と円筒形の電界成形機とペアになっています。SpecMATは、各反応イベントの3Dトラックと運動学を収集します。[16] SpecMATの周囲では、シンチレーション検出器（CeBr3 ）のアレイが核状態の詳細なガンマ線分光を実行します。 [14]
結果
ISS実験の最初の成果は、これまで研究されていなかった同位体207Hgの中性子構造の研究でした。分析後、核軌道の結合エネルギーが決定され、理論モデルに挑戦するために使用されました。[17] [18]
外部リンク
- ISOLDEウェブサイトのISSページ
- CERN ウェブサイト上の ISS サイト
- STFC 核物理学ウェブサイトの ISS ページ
参考文献
- ^ ab 「ISOLDE ソレノイド分光計 - リバプール大学物理学科」www.liverpool.ac.uk . 2023年7月25日閲覧。
- ^ abcde 「ISOLDEのソレノイド分光計（ISS）：エキゾチック核を研究するための新しいツール」。EPニュース。 2023年7月25日閲覧。
- ^ Casten, RF; Beausang, CW (2003-01-01)、「ガンマ線分光法」、Meyers, Robert A. (編)、物理科学技術百科事典 (第 3 版)、ニューヨーク: Academic Press、pp. 433–454、doi :10.1016/b0-12-227410-5/00273-8、ISBN 978-0-12-227410-7、 2023-07-26取得
- ^ チャクラバーティ、アロック、ナイク、ヴァイシャリ、デチョウドリー、シッダールタ（2021-06-30）。希少同位体ビーム：概念と技術。CRCプレス。ISBN 978-1-4987-8879-3。
- ^ 「逆運動学」www-windows.gsi.de . 2023年7月26日閲覧。
- ^ Wuosmaa, AH; Schiffer, JP; Back, BB; Lister, CJ; Rehm, KE (2007-10-11). 「逆運動学における反応のためのソレノイド分光計」.核物理学研究における計測機器および方法セクション A: 加速器、分光計、検出器および関連機器. 580 (3): 1290–1300. Bibcode :2007NIMPA.580.1290W. doi :10.1016/j.nima.2007.07.029. ISSN 0168-9002.
- ^ 「Argonne Physics Division - ATLAS」www.phy.anl.gov . 2023年7月26日閲覧。
- ^ 「ISOLDE ソレノイド分光計 (ISS) | ISOLDE」. isolde.cern . 2023年7月26日閲覧。
- ^ ab 「引退したMRIスキャナーが星の調査で新たな命を得る」CERN 2023年7月21日2023年7月26日閲覧。
- ^ ab Zemliansak, Daria (2022年9月22日). 「ISOLDEソレノイド分光計のオンラインデータ視覚化」(PDF) . ISOLDE .
- ^ Lenzi, Silvia M.; Cortina-Gil, Dolores (2022-08-25). The Euroschool on Exotic Beams, Vol. VI. Springer Nature. ISBN 978-3-031-10751-1。
- ^ 「マグネット | ISOLDE ソレノイド分光計」isolde-solenoidal-spectrometer.web.cern.ch . 2023年7月26日閲覧。
- ^ 「Si検出器アレイ | ISOLDEソレノイド分光計」isolde-solenoidal-spectrometer.web.cern.ch . 2023年7月26日閲覧。
- ^ ab Poleshchuk, O.; Raabe, R.; Ceruti, S.; Ceulemans, A.; De Witte, H.; Marchi, T.; Mentana, A.; Refsgaard, J.; Yang, J. (2021-11-01). 「SpecMATアクティブターゲット」.核物理学研究における計測機器および方法セクションA：加速器、分光計、検出器および関連機器. 1015：165765. Bibcode：2021NIMPA101565765P. doi：10.1016/j.nima.2021.165765. ISSN 0168-9002. S2CID 239635758.
- ^ Raabe, Riccardo (2022)、Lenzi, Silvia M.、Cortina-Gil, Dolores (編)、「アクティブターゲットによる核構造研究」、The Euroschool on Exotic Beams、第6巻、Lecture Notes in Physics、第1005巻、Cham: Springer International Publishing、pp. 209–243、doi :10.1007/978-3-031-10751-1_6、ISBN 978-3-031-10750-4、 2023-07-26取得
- ^ Candiello, Anita (2022). 「α(86Kr,3He)87Kr移行反応のためのSpecMATアクティブターゲットの特性評価」(PDF)。パドヴァ大学。
- ^ 「ISOLDE が原子核チャートの未踏領域に踏み込む」CERN 2023-07-21 2023-07-25閲覧。
- ^ Tang, TL; Kay, BP; Hoffman, CR; Schiffer, JP; Sharp, DK; Gaffney, LP; Freeman, SJ; Mumpower, MR; Arokiaraj, A.; Baader, EF; Butler, PA; Catford, WN; de Angelis, G.; Flavigny, F.; Gott, MD (2020-02-13). 「鉛以下およびN = 126を超える中性子殻構造の初の探査」. Physical Review Letters . 124 (6): 062502. arXiv : 2001.00976 . Bibcode :2020PhRvL.124f2502T. doi : 10.1103/PhysRevLett.124.062502 . ISSN 0031-9007. PMID 32109128.