実験装置開発部はRIビームファクトリーの基幹実験設備を開発・建設しています。基幹実験設備群は、RIビームファクトリーで繰り出される史上最強のRIビームのもつ潜在能力を余すことなく引き出す装置です。ビーム蓄積やビーム冷却などのビーム取り扱い加工技術開発によって、新しい研究法や研究領域を開拓し、RI ビームファクトリーの将来発展に役立てます。現在、SCRIT と Rare-RI Ring という世界でここにしかないユニークな設備を開発しています。また将来に向けて、不安定核反応実験のためのイオン蓄積リング開発も行っています。

SCRIT (自己閉じ込め不安定核イオン標的)

短寿命不安定核(RI)の内部構造を電⼦散乱の⼿法で研究します。⽣成量の少ない希少RIの電⼦散乱実験はターゲットの制作が不可能であったために実現されていません。この困難を克服するには、巨⼤な、電⼦ーRIの衝突型加速器を⽤いることが唯⼀の解でした。しかし我々は、装置の規模と建設費⽤を1/10にして、なおかつより容易に実験を⾏うことのできる全く新しいSCRIT(Self-Conﬁning RI Ion Target)と呼ばれる、電⼦蓄積リング内の内部ターゲットシステムを開発しました。2016年安定核によるコミッショニング実験に成功後、2022 年にオンライン生成による不安定核を用いた電子散乱実験に成功しました。現在、より短寿命で稀少な不安定核の実験に向けて、引き続き開発を進めています。

Rare-RI Ring (稀少RIリング)

超新星爆発に伴う中性⼦捕獲過程（r過程）でウランまでの重い元素ができたと考えられており、この過程を実験的に検証するためには、RIBFのRI⽣成装置で⽣成される稀少(一日一個しか生成されない)な短寿命不安定核(短寿命RI)に対し、精密な質量測定を⾏なうことが不可⽋です。そこで、短寿命RIの精密質量測定に特化した基幹実験装置、稀少RIリングを開発しました。稀少RIリングの特色として、超伝導サイクロトロン SRCから得られる連続ビームの利点を⽣かすため、測定したいRIだけを⼊射する⽅式を採⽤しています。

研究テーマ

不安定核標的SCRITの開発とそれを⽤いた電⼦散乱による核構造研究
短寿命不安定核（短寿命RI）の精密質量測定に特化した基幹実験装置（稀少RIリング）の開発
核反応実験のためのイオン蓄積リング開発

主要論文

SCRIT

K. Tsukada, Y. Abe, A. Enokizono, T. Goke, M. Hara, Y. Honda, T. Hori, S. Ichikawa, Y. Ito, K. Kurita, C. Legris, Y. Maehara, T. Ohnishi, R. Ogawara, T. Suda, T. Tamae, M. Wakasugi, M. Watanabe, and H. Wauke, “First observation of electron scattering from online-produced radioactive target”, Phys. Rev. Letters 131, 092502 (2023).
R. Ogawara, Y. Abe, T. Ohnishi, A. Enokizono, M. Hara, T. Hori, S. Ichikawa, K. Kurita, Y. Maehara, T. Suda, K. Tsukada, M. Wakasugi, M. Watanabe, H. Wauke, “Ion-trapping properties of SCRIT: Time evolutions of 138Ba charge state distributions”, Nuclear Instrumentation and Methods in Physics Research Section B 541, 90 (2023).
T. Ohnishi, D. Abe, Y. Abe, R. Danjyo, A. Enokizono, T. Goke, M. Hara, Y. Honda,T. Hori, S. Ichikawa, S. Iimura, Y. Ishikura, K. Ishizaki, Y. Ito, K. Kurita, C. Legris,Y. Maehara, Y. Nagano, R. Obara, R. Ogawara, T. Suda, T. Tamae, K. Tsukada, M. Wakasugi, M. Watanabe, H. Wauke, T. Yamano, S. Yoshid, “The SCRIT electron scattering facility at RIKEN RI Beam Factory.”, Nuclear Instrumentation and Methods in Physics Research Section B 541, 380 (2023).
M. Wakasugi, M. Togasaki, T. Ohnishi, K. Kurita, R. Toba, M. Watanabe and K. Yamada, “FRAC: Fringing-RF-field-activated dc-to-pulse converter for low-energy ion beams”, Review of Scientific Instruments 89, 095107 (2018).
K. Tsukada, A. Enokizono, T. Ohnishi, K. Adachi, T. Fujita, M. Hara, M. Hori, T. Hori, S. Ichikawa, K. Kurita, K. Matsuda, T. Suda, T. Tamae, M. Togasaki, M. Wakasugi, M. Watanabe, and K. Yamada, “First Elastic Electron Scattering from 132Xe at the SCRIT Facility”, Physical Review Letters 118, 262501 (2017).
M. Wakasugi, T. Ohnishi, S. Wang, Y. Miyashita, T. Adachi, T. Amagai, A. Enokizono, A. Enomoto, Y. Haraguchi, M. Hara, T. Hori, S. Ichikawa, T. Kikuchi, R. Kitazawa, K. Koizumi, K. Kurita, T. Miyamoto, R. Ogawara, Y. Shimakura, H. Takehara, T. Tamae, S. Tamaki, M. Togasaki, T. Yamaguchi, K. Yanagi, and T. Suda, “Construction of the SCRIT electron scattering facility at the RIKEN RI Beam Factory” Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B 317, 668 (2013).

Rare-RI Ring

S. Naimi, Y. Yamaguchi, T. Yamaguchi, A. Ozawa, “Recent achievements at the Rare-RI Ring, a unique mass spectrometer at the RIBF/RIKEN”, European Physical Journal A, 59:90 (2023)
H. F. Li, S. Naimi, T. M. Sprouse, M. R. Mumpower, Y. Abe, Y. Yamaguchi, D. Nagae, F. Suzaki, M. Wakasugi, H. Arakawa, W. B. Dou, D. Hamakawa, S. Hosoi, Y. Inada, D. Kajiki, T. Kobayashi, M. Sakaue, Y. Yokoda, T. Yamaguchi, R. Kagesawa, D. Kamioka, T. Moriguchi, M. Mukai, A. Ozawa, S. Ota, N. Kitamura, S. Masuoka, S. Michimasa, H. Baba, N. Fukuda, Y. Shimizu, H. Suzuki, H. Takeda, D. S. Ahn, M. Wang, C. Y. Fu, Q. Wang, S. Suzuki, Z. Ge, Yu. A. Litvinov, G. Lorusso, P. M. Walker, Zs. Podolyak and T. Uesaka, “First Application of Mass Measurements with the Rare-RI Ring Reveals the Solar r-process Abundance Trend at A = 122 and A = 123”, Physical Review Letters 128, 152701 (2022).
D. Nagae, Y. Abe, S. Okada, S. Omika, K. Wakayama, S. Hosoi, S. Suzuki, T. Moriguchi, M. Amano, D. Kamioka, Z. Ge, S. Naimi, F. Suzaki, N. Tadano, R. Igosawa, K. Inomata, H. Arakawa, K. Nishimuro, T. Fujii, T. Mitsui, Y. Yanagisawa, H. Baba, S. Michimasa, S. Ota, G. Lorusso, Yu. A. Litvinov, A. Ozawa, T. Uesaka, T. Yamaguchi, Y. Ymaguchi, and M. Wakasugi, “Development and operation of an electrostatic time-of-flight detector for the Rare RI storage Ring”, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A 986, 164713-1‒7 (2020).
S. Suzuki, A. Ozawa, D. Kamioka, Y. Abe, M. Amano, H. Arakawa, Z. Ge, K. Hiraishi, Y. Ichikawa, K. Inomata, A. Kitagawa, T. Kobayashi, H. F. Li, T. Matsumoto, T. Moriguchi, M. Mukai, D. Nagae, S. Naimi, S. Omika, S. Sato, Y. Tajiri, K. Wakayama, and T. Yamaguchi, “Efficiency and timing performance of time-of-flight detector utilizing thin foils and crossed static electric and magnetic fields for mass measurements with Rare-RI Ring facility”, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A 965, 163807-1‒14 (2020).
Y. Yamaguchi, M. Wakasugi, T. Uesaka, A. Ozawa, Y. Abe, T. Fujinawa, M. Kase, M. Komiyama, T. Kubo, K. Kumagai, T. Maie, D. Nagae, J. Ohnishi, F. Suzaki, A. Tokuchi, Y. Watanabe, K. Yoshida, K. Yamada, T. Yamaguchi, H. Yamasawa, Y. Yanagisawa, J. Zenihiro, Y. Yano, “Construction of rare-RI ring at RIKEN RI Beam Factory”, Nuclear Instrumentation and Methods in Physics Research B 317, 629 (2013).
A. Ozawa, T. Uesaka and M. Wakasugi, the Rare-RI Ring Collaboration, “The rare-RI ring”, Progress of Theoretical and Experimental Physics 03C009 (2012).

理研ニュース

2011年2月号　不安定核を電子で観る