1n
1H 2H
3He 4He 6He 8He
6Li 7Li 8Li 9Li
9Be 10Be 11Be 12Be 14Be
8B 10B 11B 12B 13B 14B 15B
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10N
Z
0
1
2
3
4
5
7Be
11Li10Li
11,12Beかかかかららららのののの(p,2p)陽陽陽陽子子子子ノノノノッッッッククククアアアアウウウウトトトト反反反反応応応応
小林俊雄、奥田貴志、大関和貴、渡辺極之、薬師寺崇、大津秀暁、
岩佐直人(東北大理)、福田直樹、吉田敦(理研)、
松山芳孝(KEK)、高田栄一(放医研)
p(11,12Be,2p)10,11Li反応反応反応反応
11Be
p n
1s1/2
1p3/2
2s1/2
12Be
p n
1s1/2
1p3/2
2s1/2
11Li
p n
+
1p1/2
10Li (L=0)
10Liのs 波共鳴部分を選択的に生成
p(11Be,2p)10Li p(12Be,2p)11Li
●陽子ノックアウト反応を用いる場合:
(p,2p)反応: quasi-free p-p 散乱によるknockout反応である為の条件入射陽子de Broglie 波長 λp ≪ 核子間距離
入射陽子エネルギー Ep ≫ 分離エネルギー(SP) / Fermi 運動量
250 MeV/A
170 MeV/A
90 MeV/A
90 A MeV: 理研RIPS
250 A MeV: 放医研HIMAC
「1」動機・目的
中性子:12Beと11Liの共通点
Sp(7Be)= 5.6 MeV
Sp(11Be)= 20.6 MeV
Sp(12Be)= 23.0 MeV
入射エネルギー: 高い方が良い陽子検出器: エネルギー分解能、検出器内での核反応2陽子の開き角度:
10,11Be(p,2p)9,10Li
10,11,12Be(p,2p)9,10,11Li
F1
F2
F3
Ion SourceRFQ Linac
Alvarez Linac
synchrotron 1
synchrotron 2
2ndary Beam Lines
● 2次ビームライン
10m
生成標的
HIMACからの1次ビーム
E < 300 AMeV (A/Z=3) Bρ < 8.1Tm ρ=5m
D=1.9cm/%
∆p/p=±2.5%
Θx,y= ±13mrad
L= 29.5m
1次ビーム: 350AMeV 15N
I B< 2x109 /sec
生成標的: Be ~15 g/cm2
Wedge: Al ~5 g/cm2
2次ビーム: 255 AMeV (Δp/p=±2.5%) 12Be
I B= 1.2x104/spill (50% /3sec)
2次標的: 0.2g/cm2 CH2/C stack-target
10.7m
6.7m
11.9m
●HIMAC加速器施設RFQ ( 0.8A MeV)Alvarez (6A MeV)2重Synchrotron (800A MeV)
SB1
SB2
「2」実験のSETUP
●検出器系 @F3
2次ビームライン
scintillator
drift chamber
●CH2/C 標的
stack target
H型Dipole Magnet Drift
Chamber ScintillatorHodoscope
p
p
residue
F1
F2 F3
11Li9Li6Li
p
●前方磁気スペクトロメータ●陽子検出器
●ビーム検出器
F1焦点面検出器
Drift chamber
+ΔE scintillator +NaI(Tl) 6"φx5"t
エネルギー: 20 MeV<Ep<210 MeV
分解能: σp≒1 MeV @130 MeV
角度: θp= 40±10°(H&V)
分解能: σθ≒ 6 mrad
立体角: Ω≒0.1 sr
分離エネルギー:σ(Es)≒ 1.8 MeV
粒子識別 & 核反応の除去:
Magnet: 50cm(H)x25cm(V)x100cm(L)
BL≒ 0.8 [Tesla] x 1.0 [m]
Drift Chamber: xyx'y'x'y'xy+xyx'y'x'y'xy
drift 2.5cm, He+50%C2H6
Hodoscope: s(T)=0.1 nsec
角度acceptance: 140mrad(H)x55mrad(V)
運動量分解能: σp/p≒ 2.2%
@p= 2.2 GeV/c (250A MeV A/Z=3)
角度分解能: σθ≒ 4mrad
粒子識別:
Plastic scint.+ Drift Chamber: 5x+5Y, drift=9mm
0 400 800 12000
400
800
NaI ADC [ch]
1.6
2
2.4
2.8
3.2
3.6
4
4.4
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2* 103
11Li
7Li
8Li
9Li
8He
6He
4He
3H
2H
ΔE in hodoscope [arb.]
Mas
s/C
harg
e
∆p/p=±2.7%
04080120160200240
-2 -1 0 1 2∆T(F1) [nsec]
∆p/p=±0.27%
F1計数率: I B(F1)>several MHz
●2次ビームのエネルギー:運動量分散焦点F1での位置測定: D= 1.9cm/%
∆T(F1) ➡ X(F1) ➡ sbeam=1.5 AMeV
●陽子検出器:
C
CH2
17mm
σ= 1.7m m
Vertex Position [m m ]
1200
600
0-40 -20 0 +20 +40
○標的Vertex: ○粒子識別/NaI(Tl)中での核反応除去∆E-E
●前方磁気分析器:
○粒子識別: Momentum - TOF
Energy Loss [srb.]
Z=1
Z=2
Z=3
Mass / Charge
11Li
9Li
8Li
7Li6Li
Z=3 selected
「3」解析
.
p(12Be,2p)9Lix
p(12Be,2p)11Lix
p(12Be,2p)6,7,8Lix
p(12Be,2p)Lix
Cou
nts/
MeV
Ex(11Li) [MeV]
11Ligr
●p(12Be,2p)11Li 反応の分離エネルギー分布 ➡ 11Li 励起エネルギー
前方でLi 同位体検出: CH2/C問題無し
12Beから生成された11Li 基底状態
σ(Ex)= 1.7 MeV
9Liに崩壊する11Li 励起状態
○分解能が悪く、状態を分離できないが:#1: Ex= 1.3 MeV#2: Ex= 5.0 MeV#3: Ex= 7.0 MeV
○Y(11Li ; ground) ≒Y(11Li ; Ex=1.3 MeV)
≒ Y(11Li ; Ex= 5.0 MeV)
○Ex=3.0 MeV付近の状態は?
○(p,2p)反応の選択性と励起状態の性格
陽子励起/中性子励起??11Li
1.25
3.0
4.9
6.4
0.34
4.36
6.40
11.3
9Li+2n
8Li+3n
7Li+4n
○分離エネルギー分解能の改善11Li(p,p')11Li
12Be
「4」結果
「5」まとめ
○ 2陽子測定による陽子分離エネルギー(Sp)➡11Li 励起エネルギー分布
11Li 励起状態の崩壊様式を前方磁気分析器でタッグ
○ p(12Be,2p)11Li 反応 中性子s/d-shell 成分が多く混じっている12Be
➡ 陽子ノックアウト反応で11Liを生成入射エネルギー: 250 AMeV @HIMAC
12Be
p n
1s1/2
1p3/2
2s1/2
11Li
p n
+
1p1/2
○11Li 基底状態:
σ(Ex)= 1.7 MeV: 改善の余地あり
○ 11Li 励起状態:
Ex= 1.3 MeV
Ex= 5.0 MeV が生成されたと思われる
Ex= 3.0 MeV ?
(p,2p)反応:陽子空孔状態への選択性:
励起状態の性格?
11Li
1.25
3.0
4.9
6.4
0.34
4.36
6.40
11.3
9Li+2n
8Li+3n
7Li+4n
11Li(p,p')11Li
12Be
Ex (11Li) [MeV]
p(12Be,2p)x
CH2
C
p(12Be,2p)x
CH2-C
p(12Be,2p)Lix
2-proton inclusive
tagged byforward 6,7,8,9,11Li
1.6
2.4
3.2
4
10 25 40 550
20
40
60
80
100
120
1.6 2.8 4
0
20
40
60
80
10 25 40 55
p(12Be,2p)Lix
Es [MeV]
A/Z
9Li
11Li8Li
7Li
Z=3 gated
P1
P2
A A-1
q
β0 β0-q
rq = (
rp1 +
rp2 ) −
γγ +1
(rp1 +
rp2 )•
rβ + (MA − MA−1)
rβ
Es = γ (rp1 +
rp2) •
rβ − γ (T1 + T2 ) − (γ −1)mN −
q2
2MA−1
運動量
分離エネルギー
空孔状態の崩壊様式
Kinematics