中性子過剰なスズ原子核は小さい―陽子弾性散乱を用いた重い不安定核研究の始まり―

　土方佑斗 理学研究科博士課程学生（研究当時）、銭廣十三 同准教授、上坂友洋 理化学研究所部長、松田洋平 大阪大学教授、大田晋輔 同教授、宮城宇志 筑波大学助教、横山輪 東京大学助教らの国際共同研究グループは、二重閉殻構造を持つ不安定原子核（不安定核）である質量数132のスズ（以下「¹³²Sn」）の物質半径を初めて測定し、その値が第一原理計算による予言値より小さいことを明らかにしました。本研究成果は原子核分野にとどまらず中性子星の構造研究など宇宙分野にも大きな貢献をもたらすことが期待されます。

　原子核の大きさ（半径）は、その性質を表す最も基本的な量の一つです。安定な原子核では、半径と原子核質量の間に「1/3べき乗則」が成り立つことがよく知られていますが、陽子数に比べて中性子数が非常に多い中性子過剰領域ではこの系統性からズレが生じる事例が報告されており、実験・理論双方から研究が進められていました。特に二重閉殻構造を持つカルシウムの安定・不安定同位体では、最先端理論で説明のできない異常が報告されており、他の二重閉殻な原子核での半径データが待ち望まれていました。

　今回、本国際共同研究グループは、理化学研究所RIビームファクトリー（RIBF）において得られる高強度な¹³²Snビームと固体状態の水素標的の散乱測定を実施しました。この測定から得られた弾性散乱データを用い、¹³²Sn物質半径の精密測定に世界で初めて成功しました。新しく得られた結果は、最先端の相互作用を用いた第一原理計算の予言値に比べ小さいことを示しており、カルシウムで見られた半径異常が、中性子過剰核のより広い領域に渡っていることを明らかにしました。

　従来の信頼度の高い理論では再現できておらず、今後の更なる研究が期待されます。

　本研究成果は、2026年1月7日に、国際学術誌「Progress of Theoretical and Experimental Physics」にオンライン掲載されました。

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