2025年 | プレスリリース?研究成果
新しい「核分裂」の発見！ 99番元素アインスタイニウムが導く元素の世界 ―超重元素の存在限界と宇宙での元素合成の理解へ―
【本学研究者情报】
〇先端量子ビーム科学研究センター
教授 塚田 和明（つかだかずあき）
〇大学院理学研究科 物理学専攻
准教授 岩佐 直仁（いわさ なおひと）
【発表のポイント】
- ウランなどの核分裂は、原子核の内部构造のため、大小质量の异なる２つの核分裂片に分裂する非対称核分裂をします。一方で、原子核の励起エネルギーが増加すると、内部构造が弱まり、ほぼ同じ质量の２つの原子核に分裂する対称核分裂になることがわかっています。
- 超重元素など极限领域の核分裂を理解するためには、より质量数の大きな原子核を详细に调べる必要があります。
- 本研究では、人类が利用できる最も重い元素であるアインスタイニウムの同位体（254Es、原子番号99）を用いました。254Esからメンデレビウムの同位体（258Md、原子番号101）を生成し、この原子核の核分裂を调べたところ、励起エネルギーの増加によって非対称核分裂が増えることを観测しました。この现象は、従来の核分裂研究からは説明できない発见です。
- この新たな核分裂は、超重元素や、宇宙で作られる原子核の核分裂の特徴をとらえたものです。この现象を追求することで元素の存在限界や宇宙での元素合成の理解が进むと期待されます。
【概要】
原子核の核分裂は、原子力エネルギー利用を支える基本的な现象であり、また基础科学においては超重元素の存在限界を决め、天体において、鉄より重い元素が作られる核反応过程に影响を与えるなど、重要な现象です。そのため、核分裂は原子力エネルギー利用と科学的重要性から80年以上研究されています。
原子核を「電荷を帯びた液滴」と考える古典モデル（液滴模型）では、核分裂によって２つの等しい質量の核分裂片が生成します。一方、原子核の中では、中性子や陽子の運動に由来する殻構造のため、原子核は大小２つの質量の異なる核分裂片に分裂する経路（モード [1]）が発達していることがウラン（236U）などで知られています。ところが、原子核に励起エネルギー（原子核の温度）を与えると、殻构造が消灭して非対称核分裂モードが消え、古典モデルのように振舞い、２つの等しい质量の核分裂片ができます。
本研究では、人类が利用できる最も重い元素であるアインスタイニウム摆2闭（254Es、原子番号99）を用いた核反応でメンデレビウム摆3闭（258Md、原子番号101）を生成し、この核分裂を调べました。258Mdは、254Esより重い元素で、かつ多くの中性子を持った原子核（中性子过剰核）です。258Mdは、254Esを标的とし、タンデム加速器摆4闭から得られる高エネルギーのヘリウム（4He）ビームを254Ｅｓに照射して生成しました。実験では生成された258Mdからの２つの核分裂片の质量数と运动エネルギーを决定しました。実験の结果、図１に示すように258Mdの励起エネルギーを15 MeV から18 MeVに上げると、大小２つの核分裂片を生み出す非対称核分裂モードが増加することを発见しました。この発见は、従来のウランなどの核分裂の常识と异なる结果です。この现象は、超重元素や中性子过剰核の核分裂の特徴をとらえたものです。この现象を追求することで、元素の存在限界や、宇宙で元素が生成される仕组みの理解が深まると期待されます。
本研究は国立研究開発法人日本原子力研究開発機構（理事長 小口正範、以下「原子力機構」）の西尾勝久研究フェロー、廣瀬健太郎研究副主幹、塚田和明研究主席（現?東北大学）、岡田和記特定課題推進員、 近畿大学の有友嘉浩教授、東北大学の岩佐直仁准教授、九州大学の坂口聡志教授 他による成果です。
本成果は、アメリカ物理学会の国際学術誌 「Physical Review C」 のオンライン公開版（4月21日（現地時間））に掲載されております。
【论文情报】
タイトル：Competition between mass-symmetric and asymmetric fission modes in 258Md produced in the 4He+254Es reaction
著者： ：K. Nishio, K. Hirose, K. Tsukada, K. Okada, Y. Aritomo, N. Iwasa, S. Sakaguchi 他26名
Kouchi, Tomoya Oshikiri, Masaru Nakagawa, and Yuki Kimura
掲載誌：Physical Review C
顿翱滨：
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（研究に関すること）
东北大学先端量子ビーム科学研究センター
教授 塚田 和明（つかだ かずあき）
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东北大学大学院理学研究科物理学専攻
准教授 岩佐 直仁（いわさ なおひと）
罢贰尝：022-795-6449
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（*を蔼に置き换えてください）
（报道に関すること）
东北大学大学院理学研究科広报?アウトリーチ支援室
罢贰尝：022-795-6708
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