日本原子力研究開発機構：プレス発表

平成20年6月18日
大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構
独立行政法人日本原子力研究開発機構

超新星爆発時の元素合成の解明につながる放射性同位元素のビーム加速に成功

大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構（機構長鈴木厚人以下「高エネ機構」）と独立行政法人日本原子力研究開発機構（理事長岡﨑俊雄以下｢原子力機構｣）は、短寿命核加速実験装置^※１（TRIAC：Tokai Radioactive Ion Accelerator Complex）を用いて、自然界には存在しない質量数123のインジウム（半減期6秒）と質量数143のバリウム（半減期14秒）放射性同位元素^※２のビーム加速に世界で初めて成功した。

●概要

インジウムやバリウムの短寿命核は、ウランにタンデム加速器の陽子ビームを当てることにより生成する。これらを加速するには、1価のイオンとして取り出して分離し、さらに20価程度の多価イオンに変換する必要がある。原子力機構では、短寿命核をウランの中で高速に拡散・蒸発させ、瞬時に１価のイオンを生成するためのイオン源を開発した。高エネ機構では、1価のイオンをプラズマ中に静止させ、プラズマ中の高速電子で多価イオンを生成する電荷増幅器を開発した。これらの高度な開発により、毎秒約１万個の強度をもつビーム加速を実現し、実験に使用することを可能とした。

短寿命核を加速する装置は、大別して２種類の方式がある。一つは、短寿命核を一旦止めてから再加速する方式であり、他は、核反応で生成した短寿命核を静止させずに、そのまま使用する方式である。TRIACは前者の方式であり、高品質かつエネルギー可変のビームが得られるという特徴をもつ。再加速型の装置はアメリカ、カナダ、ヨーロッパにもあり、互いに競争を繰り広げながら開発を進めている。

鉄よりも重い元素は、超新星爆発時の中性子密度の極めて高いところで生成されたと考えられている。このような環境下では、中性子が短寿命核に吸収される。今回成功したインジウムやバリウムの短寿命核ビームを用いることにより、短寿命核と中性子との核反応を模擬することが可能となり、元素合成を解明するための研究の展開が期待される。