新元素探索へ向けた理研の新たな超重元素実験装置が本格始動 - Cn合成を検証

理化学研究所(理研)は7月21日、新しく開発した超重元素実験装置の気体充填型反跳分離器「GARIS-II」を用いて原子番号112のコペルニシウム同位体²⁸³Cnを合成し、その崩壊エネルギーと崩壊時間の検証に成功したと発表した。

同成果は、理化学研究所仁科加速器研究センター超重元素分析装置開発チーム 加治大哉仁科センター研究員、森本幸司チームリーダー、超重元素研究グループ 森田浩介グループディレクターらの研究グループによるもので、7月21日付けの日本物理学会誌「Journal of the Physical Society of Japan」オンライン版に掲載された。

原子番号104以降の超重元素は、重イオン加速器を利用した融合反応で人工的に合成する。これまで、理研を中心とする研究グループは、「冷たい融合反応」と呼ばれる原子番号82の鉛や83のビスマスを標的とした重イオン融合反応により、原子番号108のハッシウムから、原子番号113のニホニウムに至る超重元素の原子核の合成に成功してきた。

一方、ニホニウムを超える新元素の合成では、アクチノイドを標的とした「熱い融合反応」を適用する。理研ではこれまでに、カルシウムビームをキュリウム標的に照射する熱い融合反応により、原子番号116のリバモリウムの合成に成功している。

また、理研を中心とする研究グループは、原子番号119以降の新元素探索へ向けて、熱い融合反応研究に最適化した新しい気体充填型反跳分離器「GARIS-II」の開発も併せて進めてきた。今回の研究は、GARIS-IIの本格始動と位置づけられており、同研究グループは、熱い融合反応による原子番号112のコペルニシウムの合成に取り組んだ。

この結果、理研重イオン線形加速器から供給された大強度⁴⁸Caビームと²³⁸U標的との熱い融合反応により合成した原子番号112のコペルニシウム同位体²⁸³CnをGARIS-IIで確認することに成功。ロシア・米国、ドイツによる2つの先行研究で確認されている²⁸³Cnの生成を検証することで、GARIS-IIの性能評価を行ったところ、GARIS-IIの高い分離・収集能力が実証された。

同研究グループは、今回の成果について、熱い融合反応研究において先行するロシア・米国の共同研究グループに対して十分な競争力を持つこと示したものであるとしており、今後はGARIS-IIを活用し、熱い融合反応を用いた包括的な研究や第8周期初となる新元素探索に取り組んでいく考えだ。