相良建至先生研究業績 ３核子力と天体核反応の測定.

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1 相良建至先生研究業績 ３核子力と天体核反応の測定

2 内容 １）生い立ち、九大就職以前　 ２）九大での最初の仕事 ３）３核子力の測定 ４）天体核反応の測定

3 １）生い立ち、九大就職以前　 1948（S23) 和歌山県日高郡　生まれ

4 小中学校：　相撲、野球部、テニス部 （エジソンへの憧れ） 桐蔭高校：　柔道部、理系 東大理I:　柔道部、物理学科 原子核実験（野上研＠タンデム） プラズマ核融合 修士：　気体運動論（燃焼）ゼミ →論文（Phys. Lett., Phys. Fluids.） 博士：　d+a→p+n+a 3体実験でD論 　　　　　結婚(D1) ポスドク：　NASA行きが潰れる →学振、理研、日体大、柔道部監督、… ---東京・関西以外の大学を希望--- ：　九大理助手に採用 　小学4年生 　小学5年生

5 ２）九大での最初の仕事 磯矢彰教授 1962～1985 （相良1979.7.～） 1973~1980 タンデム建設 1980 開所式
磯矢彰教授　1962～1985　　 （相良 ～）　 1973~1980　タンデム建設 1980　開所式　 →磯矢G：　偏極イオン源、測定器開発 　　　　　　　⇒(d,p)偏極移行実験が目的 　　　　　 偏極イオン源開発の手伝い、 液体He偏極度計開発 ビーム偏極度計開発 (d,p)偏極移行実験は成功 →1985 RCNP偏極国際会議、1990 Paris偏極国際会議 物理量に結びつかない。Ｄ（重陽子）の変形しか得られない。 物理的目的の吟味が充分でなかった。

6 ビーム偏極度計

7 ３） ３核子力の測定 歴史に残る仕事を！ ３体系なら理論計算を信頼でき、物理量に結びつく 友人理論家（小池康郎氏）の誘い
３）　３核子力の測定 歴史に残る仕事を！ ３体系なら理論計算を信頼でき、物理量に結びつく 友人理論家（小池康郎氏）の誘い ⇒p+d散乱　Ayの精密測定（2~18MeV）　1986年～ 　 精度は、たとえば　Ay = ±0.0003 Kyushu dataと言われ有名になった。 K. Sagara et al., PRC50, 576 (1994). S. Shimizu et al., PRC52, 1193 (1995). Ay puzzle 未だ解明されてない

8 Sagara discrepancyの発見
pd 微分散乱断面積精密測定　2-18 MeV　(1994)　 130,190,270MeV　(1996)　 N. Sakamoto et al., PLB 367, 60 (1996). Ay puzzleと同様の計算、理論の不一致が 微分断面積にある。（1997） 相良先生による発見を小池氏が世界に発信。

9 3核子力の発見 N N N 3核子力有、無 3核子力の導入によりSagara-discrepancy、トリチウムの束縛エネルギーを再現。
H.Witala et al., PRL (1998) 3核子力の導入によりSagara-discrepancy、トリチウムの束縛エネルギーを再現。 藤田-宮沢　3核子力理論（1957）が40年後に立証 [pp3NF]。 3核子力有、無 N N N 98年以降、pp3NF実験が流行するが、相良研はpr3NF、rr3NF探索実験開始。 p+d→3He+γ、p+d→p+p+n で理論と実験に大きな差異を発見。 今の所　物理的メカニズムは未解明。

10 ４） 天体核反応の測定 1990： 森信教授着任反跳粒子質量分析器の建設 1995: 窓なし ヘリウムガスターゲット開発成功
４）　天体核反応の測定 1990：　森信教授着任反跳粒子質量分析器の建設 1995: 　窓なし　ヘリウムガスターゲット開発成功 K.Sagara et al., NIMA (1996) 星が超新星爆発に進むか白色矮星になるかを決め、宇宙での タンパク質合成に影響するC/O比を左右する天体核反応の研究。 水素燃焼 4p → 4He p+p→d+e++n ヘリウム燃焼 3 4He → 12C 4He+12C → 16O+g 4He+12C→16O+γ　の断面積を 重心エネルギー700keVで測定し、 世界において40年以上未解決な 問題を解明する! 目標 星内部のエネルギー

11 LTC: Long-time chopper
12C+4He →16O+g ①　窓無しヘリウムガスターゲット ビームパルス化 バンチャー 12C beam He Si検出器 タンデム加速器 12C beam ②　低エネルギー ビーム加速 新アイデア 12C イオン源 反跳粒子 質量 分析器 ③　バックグランド12C低減の工夫 LTC: Long-time chopper 16O シリコン検出器

12 「アルミパイプ4本で大型タンデムを小型タンデムに変える」
②　低エネルギービーム加速　新アイデア 「アルミパイプ4本で大型タンデムを小型タンデムに変える」 K.Sagara et al., NIMA (2002) 相良建至, 「加速器」　Vol.3, 192 (2006) タンデムでの低エネルギービーム加速では入射12Cビームの5%しか加速できない →　 低エネルギー運転と同時に、強収束の原理を用いて10倍のビーム増(50%)を達成! ショート棒の脱着のみで通常、低エネルギー運転の切り替え可能 低エネルギー運転 加速減速のレンズ作用で ビーム増 通常運転 ショート棒で 加速減速運転

13 LTC: Long-time chopper
f1=6.1MHz V1=±24.7kV f2=3×f1 V2=V1/9 + V3=23.7kV reject BG pass reaction products Flat-bottom voltage

14 LTC(Long-time chopper)の効果 Ecm=2.4 MeV
バックグランド削減に成功 10-2～10-3　 BG(12C) 16O5+ 500events シリコン検出器で得られた、エネルギーと時間の2次元スペクトルです。 酸素の領域はここです。 左側はLTCを使わずパルスビームのみで測定したもので、酸素がくる領域にもバックグラウンドが重なっているのがわかります。 右側がLTCを入れたときで、原理のところで見せました図のように、バックグラウンドはこの赤い線の上のみで、酸素ときれいに分離されています。 この領域を比較すると、バックグラウンドはもともと10E-14と少ないのですが、LTCを入れたことでさらに、バックグラウンドは3桁減りました。（左側は数？？？時間の測定で、右側は70時間の測定です。）また、このとき、酸素は500イベント測定できました。

15 Ecm=1.5 MeV 実験 95 hours data stellar energy Now Exp. Extrapol. 16O

16 2014年度末までに Ecm=0.7MeV を目指す 2012 2013 2014 0.3 extrapolation
Beam intensity Target Yield [/day] Time 2.4 100pnA 3Torr 420 1.5 25Torr 150 1.2 1pμA 300 1.0 2pμA 100 0.85 20 2 weeks 0.7 10pμA 5 1 month 2012 2013 2014 0.3 extrapolation 独ルール大学、カナダTRIUMF との競争

17 先生から学んだこと 環境を活かす　創意工夫 信念を貫く　強い意志 世界一を目指す　野心