不安定核ランタン149の基底状態を識別し質量を精密決定

Question

原子核を形づくる陽子や中性子がどのように結びつき、さまざまな原子核構造を生み出すのかを理解することは、原子核物理学の基本的な目標です。原子核の質量は、原子核構造の理解や理論モデルの検証に不可欠な基礎データです。中性子過剰同位体ランタン149については、先行する質量測定から、原子核質量に基づく指標である二中性子分離エネルギーが、通常のなめらかな変化から外れる、特異な振る舞いを示す可能性が示唆されていました。この解釈を検証するためには、鍵となるランタン149の基底状態質量を高い確度で決定することが求められていました。

Findings

本研究では、多重反射型飛行時間測定式（MRTOF）質量分光器にベータ崩壊検出機構を組み合わせ、質量と半減期を同時に測定しました。これにより、測定されたイオンがどの原子核状態に対応するのかを識別しながら質量を決定することが可能となりました。その結果、ランタン149の基底状態質量を高い確度で決定しました。本研究で得られた質量値を用いると、先行測定から示唆されていたランタン同位体に特有の二中性子分離エネルギーの振る舞いは見られませんでした。

Meaning

本研究により、ランタン149の基底状態質量を高い確度で決定し、原子核構造の理解や理論モデルの検証に不可欠な情報を得ることができました。本成果は、短寿命核の質量測定において、質量だけでなく半減期を同時に測定し、原子核状態を識別することの重要性を示しました。これにより、ランタン149を含む中性子過剰ランタン同位体の構造を議論するための、より確かな実験的基盤が得られました。