新しい β 崩壊半減期の r プロセス元素合成へのインパクト [1] 西村信哉（バーゼル大学）梶野敏貴（国立天文台／東京大学）鈴木俊夫（日本大学） MATHEWS, Grant J. （ノートルダム大学）西村俊二（理化学研究所仁科センター）速い中性子捕獲過程（r プロセス）元素合成は、鉄よりもに停滞したためである。この A ~ 120 がもともとのモデル重い元素の半分とすべての超寿命放射性元素を作り出す起（FRDM）では、生成量がかなり低くなっていたが、新し源である。数十年にわたる理論的研究や宇宙の観測の発展い反応率を適用することで、これを埋める方向に働いていにもかかわらず、その天体サイトは未だ明らかになっておる。ただし、それだけでは観測値とのギャップはまだ残る。らず、天文学における大問題である。その点は、我々の RIBF+ による計算により、さらに生成量一方で、物理的な条件やその基礎過程は明らかになってを増やしていることが解決の示唆を与える。さらなる A ≥ いる。r プロセスは、爆発的天体現象などの中性子密度が 115 での質量の測定など、この範囲の質量数に関連する物大きい環境で、まず中性子捕獲過程が連続して起こり、安理量の測定が期待される。定核からはるか遠くのより質量数の大きい非常に中性子過金属欠乏性で過剰な存在量が確認されている [8] 質量数剰な原子核ができる。それらの中性子過剰な核は、途中 A ≤ 120 までの軽い重元素（特に、その生成過程は、LEPP: で起こる β 崩壊により原子番号を一つ増やすことができる。 light-element primary process と呼ばれる）に大いに関わっこれにより、r プロセスが進んでいる経路上では、同じ原ている。これらの観測量は、我々が明らかにしたように、子番号での中性子過剰核が次々とでき、β 崩壊が早く進め A ~ 110–120 の元素の不定性が結果に大きく影響する部分ばさらに原子番号が上がり、最終的には重い核ができる。である。この特定の原子核の領域の解明は、観測的な問題逆に、対応する核の寿命が長ければ、そこがボトルネックの解明へと繋がるであろう。になり、最終的にはより多くの量が残る。このように β 崩壊の半減期は、r プロセス元素合成にとって重要な物理量であるため、近年、実験的に測定が進められている。最近では、理化学研究所の仁科センターの実験により、これまで実験値がなかったものを含む 100Kr、 103–105 Sr、106–108Y、108–110Zr、111,112Nb、112–115Mo、116,117Tc などの 38 個の原子核について β 崩壊率の値がより詳細に決められた [2]。我々は、新たに測定された β 崩壊半減期に着目し、MHD 超新星爆発モデル [3] に基づいて、r プロセス元素合成への影響を調べた。以下の 3 つのネットワークを作成し元素合成計算を行って結果を比較した。まず、[3,4] でも用いた標準的な質量公式 [5] による理論である（反応率は REACLIB 図 1．MHD 超新星モデルに基づいた r プロセス元素合成計算の結果を太陽系の観測値（黒い点で，[7] を採用）と並べて図示してある．赤い実線、緑色の点線，青い破線はそれぞれ FRDM（標準モデル）， RIBF，RIBF+ のネットワークによる計算結果である． [6] から採用した）。これに、新たな β 崩壊半減期を適用し修正したものを RIBF と名付けた。さらにもう一つ、中性子捕獲反応への影響についても、新しい実験から示唆される変更を考慮したものを作成した。これは、RIBF+ として、質量数が 97 から 115 までの原子核に関して中性子捕獲率を決める Q 値を補正したものである。図 1 にこれらの計算結果を示した（左右は、横軸の範囲が違うものである）。計算結果とともに太陽系の r プロセス元素 [7] も図示している。新たな β 崩壊率（RIBF）では、標準モデル（FRDM）と比較して、A ~ 120 あたりの生成物が増えていることが分かる。これは、新たな崩壊率の実験値では、対応する r プロセス経路上の半減期が小さくなっていて、中性子捕獲過程との競合の結果、よりそこ 054 I Scientific Highlights 参考文献 [1] Nishimura, N., et al.: 2012, Phys. Rev. C, 85, 048801. [2] Nishimura, S., et al.: 2011, Phys. Rev. Lett., 106, 052502. [3] Nishimura, S., et al.: 2006, ApJ, 642, 410. [4] Otsuki, K., Tagoshi, H., Kajino, T., Wanajo, S.: 2000, ApJ, 533, 424. [5] Möller, P., et al.: 1995, At. Data Nucl. Data Tables, 59, 185. [6] Rauscher, T., Thielemann, F.-K.: 2000, ADNT, 75, 1. [7] Arlandini, C., et al.: 1999, ApJ, 525, 886. [8] Travaglio, C., et al.: 2004, ApJ, 601, 864.