重元素合成の鍵を握る中性子過剰核110個の寿命測定に成功 | 理化学研究所
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図1　太陽系の元素存在比
（a）はr過程に起因する太陽系の鉄より重い元素の存在比を示す。第1、2、3ピークと希土類元素のピーク構造を持つことが分かる。緑線は従来の原子核理論を、赤線はRIBF新データを取り込んだ元素存在比。
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図2　実験装置の全体像
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図3　生成したRIの粒子識別結果
色は粒子の強度を示す。赤丸は今回初めて寿命（半減期）測定に成功した原子核。
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図4　ルビジウムからスズまでの半減期の中性子数依存性
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図5　太陽系、金属欠乏星、および最新の寿命データを取り込んだ元素存在比スペクトル
超新星爆発の膨張時間の条件を変更しても、原子番号Z=64以上の希土類元素とテルル(Te)、キセノン(Xe)、バリウム(Ba)の生成量は安定しており、重元素存在比の普遍性が成り立っている。一方、スズ(Sn)、アンチモン(Sb)、ヨウ素(I)、セシウム(Cs)は普遍性が破れている。


要旨

理化学研究所（理研）仁科加速器研究センター櫻井RI物理研究室のジュセッペ・ロルッソ客員研究員、西村俊二先任研究員、櫻井博儀主任研究員らの研究チーム※を中心とするEURICA（ユーリカ）国際共同研究グループ[1]は、理研の重イオン加速器施設「RIビームファクトリー（RIBF）」[2]を利用し、質量数A=100～140の中性子過剰核110個の寿命測定に成功しました。

自然界には、原子番号1の水素（H）から92のウラン（U）までの元素が安定して存在しています。鉄（Fe：原子番号26）より重い元素のうち約半数は、超新星爆発が起こり温度と密度が非常に高い環境になったときに合成されたと考えられています。そこでは、原子核が周辺を飛び交う大量の中性子をどんどん吸収して中性子過剰な原子核（放射性同位元素（RI）[3]）になり、ベータ線を放出するベータ崩壊により中性子が陽子に変換されることにより一挙に金（Au：原子番号79）やウランを含む重元素[4]が生成されたとされています。

この過程は、高速(rapid)に連続して中性子を捕獲しながらベータ崩壊するため「r過程[5]」と呼ばれています。しかし、超新星爆発ではなく、中性子星同士の融合の際にr過程が起こったという説もあり、r過程は未だに多くの謎に包まれています。

ｒ過程の時間スケールや重元素の生成量を理解するためには、原子核の寿命が重要です。しかし、r過程で生成される中性子過剰な原子核を人工的に作り寿命を測定しようとしても、生成率が非常に低いため、実際に測定するのは困難でした。今回、研究チームは世界最高性能を誇るRIBFを利用して、r過程に関わる中性子過剰な原子核を生成し、寿命測定を試みました。まず、大強度のウランビームをベリリウム（Be：原子番号4）標的に照射し、ルビジウム（Rb：原子番号37）からスズ（Sn：原子番号50）までの中性子過剰な原子核RIを生成しました。そして、それらを高性能寿命測定装置「WAS3ABi（ワサビ）」 [6]に打ち込むことにより、中性子魔法数[7]82近傍の110個のRIの寿命を測定することに成功しました。

この成果は、今後の原子核研究、天体観測における重元素合成の謎の解明において重要な手がかりを与えると期待できます。本研究は、米国の科学雑誌『Physical Review Letters』オンライン版（5月11日付け）に掲載されました。

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新説：水星に似た原始惑星の衝突が地球の核を形成 | ナショナルジオグラフィック日本版サイト
http://natgeo.nikkeibp.co.jp/atcl/news/15/041600053/

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水星の写真（2008年撮影）。水星に似た天体が若き地球に衝突し、核の溶融状態を保つために必要な放射性元素をもたらした可能性がある。（PHOTOGRAPH BY NASA/JOHNS HOPKINS UNIVERSITY APPLIED PHYSICS LABORATORY/CARNEGIE INSTITUTION OF WASHINGTON）


　地球内部にあるドロドロの熱い部分（核）は、今から数十億年前、若き日の地球と水星に似た原始惑星の衝突によってできたとする説が、4月15日付け『Nature』誌に発表された。

　米カーネギー研究所のリチャード・カールソン氏は、同論文の付随論評において、「興味深い結論」であり、これまでそのようなアイデアを裏付ける「実験的証拠は限定的（かつ議論の余地があるもの）
だった」と記している。

　地球の核を直接見ることはできないが、地震波が伝播する様子から、その成分は主に溶けた鉄とニッケルであることがわかっている。また、これらの熱い物質が、地磁気およびプレートテクトニクスのもとになっている。しかし、その核が地球誕生から45億年にもわたって溶融状態を保っている理由は、謎に包まれていた。

　地球誕生のきっかけとなった微惑星の衝突で生じた熱は、徐々に宇宙へと逃げて行ったはずだ。すなわち、核の成分が鉄とニッケルだけなら、大昔に凝固していなければおかしい。そこで疑われたのが、放射性元素の存在である。その崩壊によって生じた熱が、核の融解と地磁気を維持していると考えられている。しかし、具体的にどの元素が寄与しているかまでは明らかにされていなかった。

　同論文では、ウランとトリウムをその最有力候補としている。これらの放射性元素は、まだ形成過程にあった地球に、水星に似た原始惑星が衝突したときにもたらされた可能性があるというのだ。

謎の解明

　地球内部の放射性元素として候補に挙がっていたのは、カリウム、ウラン、トリウムの3種類。論文の筆頭著者である英オックスフォード大学の地球科学者、アンケ・ウォーラース氏は「私たちの目的のひとつは、3つのうちどれが核の融解に寄与しているかを解明することでした」と述べている。

　もうひとつの目的が、もっと深い謎の解明である。その謎とは、ごつごつした地殻に含まれるサマリウムとネオジムという希土類元素の割合が特徴的なこと。

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文＝Michael D. Lemonick／訳＝堀込泰三

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火星で核爆発に新たな証拠が提出



ブランデンブルグ氏は、アキダリア平原とユートピア平原という２つの逆方向に位置する場所におけるトリウムと放射性カリウムの濃縮物を示した。

これは火星の表面に存在する放射性要素に薄い層で、ブランデンブルグ氏は、放射性物質は大きな爆発の起こったあと、四方に広がったものであること、また衝撃波は火星全体に広がり、逆方向の地点、つまり高度の放射性濃縮物が見つかった場所で波と波が衝突したことを主張している。

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火星では異星人による核戦争が起きているのでしょうか？


インドの火星探査機が、核爆発の「キノコ雲」のように見える奇妙な映像を撮影しました。
画像は、火星の衛星軌道上から、マリネリス峡谷の一部を写したもの。
撮影時期は、昨年の10月19日で、サイディングスプリング彗星が火星に最接近したのと同じ日でした。

一部のUFO論者は、この画像が火星での核爆発の証拠であるとしています。

一方、豪州サザンクイーンズランド大学の天文学者ジョンティ・ホーナー博士は、問題の画像について、
クレーターと溝の地形が光の加減でキノコ雲のように見えただけだと指摘しました。

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