Center for Nuclear Study (CNS)�Graduate School of Science, University of Tokyo

東京大学大学院理学系研究科�

附属 原子核科学研究センター�

センターの概要:Outline of the Center

重イオン�衝突過程分野�

Heavy Ion Reactions

加速器開発分野�Accelerator �Technology

The Center for Nuclear Study (CNS) was founded April 1997, to advance research activities in nuclear physics and to promote the educational opportunities in the field of nuclear science in the University of Tokyo. The CNS emphasizes the sciences of heavy ions including the following three fields: � 1) Research and development on heavy-ion accelerators and ion sources as well as their applica 　　tions. � 2) Studies of a variety of heavy ion reactions investigating the nuclei far from the line of stability, 　　and the nuclear reactions of astrophysical interest.� 3) Investigation of nuclear structure under extreme conditions, such as neutron halo structure,high 　　spin states, highly-deformed states, etc. �　The CNS is promoting international collaborations for research in relativistic heavy ion collisions and nuclear astrophysics.

　原子核科学研究センターは、1997年4月1日、東京大学大学院理学系研究科附属の施設として発足しました。重イオン科学を中心に、主に加速器開発、重イオン衝突過程、極限原子核構造の３分野において新しい研究を展開しています。また、物理学専攻の協力講座として原子核科学の教育にも重要な役割を果たしています。�　2000年4月、当研究センターは東京大学キャンパス構想に基づいて、本拠地を本郷地区に置き、主たる実験研究の拠点を理化学研究所内に移設し、新たな出発をしました。�　センター固有のビームラインや実験装置を理化学研究所加速器施設内に設置することによって、大強度重イオンビームが利用可能となり、極端に寿命の短い原子核の構造や、宇宙の進化や元素合成過程の研究等をより一層進めています。�　さらに、高エネルギー重イオン衝突の日米共同研究等の国際共同研究を推進しています。�　また、客員部門に民間からの研究者を招聘し共同研究を進めることにより、社会に開かれた研究センターを目指しています。�

概 要 : Outline

組 織 : Organization理学系研究科長�

Dean of Graduate School�of Science

センター長�Director of CNS

運営協議会�Executive Committee�

�

運営委員会�Steering Committee�

�

極限原子核�構造分野�

Nuclear Structure��

重イオンビーム利用�客員分野�

Beam Applications�(Visitors Laboratory)

1

研究分野 : Research Programs

2

学内・国内・国際共同研究�Collaborations

重イオン科学�Heavy Ion Science

基幹実験装置�Facilities

－宇宙の進化と元素合成過程の解明�　Nuclear reactions of astrophysical interest�

－大質量移行反応と原子核の安定限界�　Massive transfer reactions�

－新同位元素探査�　Search for new nuclides

重イオン衝突過程分野�Heavy Ion Reactions

－エキゾチック核の構造、応答�　Structure and response of exotic nuclei�

－原子核の超高スピン、超変形�　High spins, hyper deformation��

極限原子核構造分野�Nuclear Structure

－大強度多価イオン源開発�　Development of heavy ion sources�

－加速器開発研究�　R&D on accelerator technology�

－加速器利用の促進�　Application of heavy ion beams

加速器開発分野�Accelerator Technology

－クォーク・グルオン・プラズマ�　Quark gluon plasma�

－初期宇宙�　Early Universe

高エネルギー重イオン衝突�Relativistic Heavy Ion Collisions

－原子・分子物理�　Atomic and molecular physics�

－材料工学�　Material science�

－重イオン慣性核融合の基礎的研究�　Heavy ion inertia fusion��

重イオンビーム利用�Application of Heavy Ion Beams

A

BC

D

E

Ring CyclotronAVF Cyclotron

RIPS

SMART

GF

理化学研究所加速器施設�

基幹実験装置 : Facilities

3

�

　（A） 大強度重イオン源�　（B） 低エネルギー二次ビーム分離器 CRIB�　（C） AVFビームライン�　（D） 反応粒子磁気分析器�　（E） ビーム反応実験・学生教育実験装置�　（F） AVFサイクロトロンの高性能化(計画中)�　（G） インビーム核分光用 Ge ボール(計画中)

�

　(A) Intense Heavy Ion Source�　(B) Low-energy Secondary Beam Separator CRIB�　(C) AVF Beamline�　(D) Magnetic Spectrograph�　(E) Facility of Application and Educational Experiments�　(F) Upgrade of AVF Cyclotron (plan)�　(G) Ge Ball for In-Beam Nuclear Spectroscopy (plan)

リニアックからの重イオンビーム�(Heavy ion beam from Linac)

�実験装置 : Experimental Facilities

The facility consists of two scattering chambers: for application of low energy heavy ion beams and for edu-cation of students. Heavy nuclear beams from linac and low energy RIB are used for various studies.

　低エネルギー重イオンビームを用いた各種の応用研究を行う散乱槽と、学生実験を行うための散乱槽で構成されて

います。特に、このコースには、リニアックからの重い核ビームや、低エネルギーＲＩＢが供給され、多様な開発研究を可能

としています。�

　質の高い大強度ラジオアイソトープビーム(RIB)を発生させる装置です。原子核反応により生成された二次粒子は磁

場で分析された後、第二焦点 (F2) に集められ、RIBとして利用されます。最新の重イオン源技術やサイクロトロンの大

効率加速技術とあわせ、核子あたり 10 MeV 以下の良質の低エネルギーRIBを生成する本格的な装置として世界で初

めてのものです。原子核物理のみならず、天体核物理や物性利用などの分野に新しい研究プローブとして利用されて

います。�

The separator has two dipole magnets, one for analyzing and selecting particles produced in nuclear reac-tions at the primary target and the other for getting together the selected particles. The facility enables one to get radioactive isotope beams (RIB) of energies below 10 MeV per nucleon. RIB's are used as new probes for nuclear physics as well as nucler astrophysics, condense matter physics, etc.

　東京大学と理化学研究所は、加速器科学及び重イオン科学の総合的推進を図るための共同研究協定を結びまし

た。この協定に基づき、2000年度から当センターは同研究所加速器施設内に基幹実験装置を設置し、研究を行ってい

ます。�

The University of Tokyo and the Institute of Physical and Chemical Research (RIKEN) have established an agreement to promote the accelerator science and the heavy ion science. Based on the agreement, the CNS installed experimental facilities in RIKEN accelerator research facility.

ビーム反応実験・学生教育実験装置 : �Facility of Application and Educational Experiments

低エネルギー二次ビーム分離器 (CRIB) : �Low Energy Radio Isotope Beam Separator

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性能表 : Specifications

軌道半径� Orbit radius �最高エネルギー� Maximum energy�分析エネルギー範囲� Energy range�立体角 � Solid angle�運動量分解能 (F1)� Momentum resolution (F1)�運動量分散 (F2) � Momentum dispersion (F2)

84ｰ 98 cm��110Z2/A MeV�� 30 %�� 5.6 msr��1／850 �� 0

実験装置 :Experimental Facilities

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The magnetic spectrograph, consisting of QDD magnets, enables one to measure momentum spectra of the charged particles emitted from nuclear reactions with high resolution. A Hybrid-type focal plane counter allows very low-background measurements for reaction studies of extremely small cross sections.

　原子核反応から放出される荷電粒子の種類とエネルギーを高分解能で測定する装置です。2台の双極電磁石と1台の四重極電磁石の組み合わせからなり、エネルギーの異なった粒子を分離し、焦点面に設置された位置検出器により、各粒子の種類とエネルギーが検出されます。この装置では、高精度の位置検出器が用いられていて、非常に稀な原子核反応で生成される粒子も、精度よく測定できます。装置全体が、架台の上に設置されていて、角度依存性の測定が可能となっています。�

　電子サイクロトロン共鳴イオン源（ＥＣＲイオン源）では14ギガヘルツのマイクロ波と高磁場コイルを用いて重元素から電子を剥ぎ取り、大強度の重イオンビームを生成しています。さらにそれをＡＶＦサイクロトロンに外部から入射して加速します。入射エネルギーの増強、バンチャーシステムの改良などを行い、ＡＶＦサイクロトロンからのビーム強度を高める計画を推進しています。�

The 14 GHz Electron Cyclotron Reso-nance (ECR) ion source produces high intensity ion beams which are accelerat-ed by the AVF cyclotron. We are plan-ning to increase the beam intensity of heavy ions from the AVF cyclotron by increasing injection energy, improve-ment of the buncher system, etc.

大強度重イオン源と高性能AVFサイクロトロン : �High Intensity Heavy-Ion Source and High Quality AVF Cyclotron

反応粒子磁気分析器 : Magnetic Spectrograph

性能表 : Specifications

軌道半径 � Radius �分析エネルギー範囲� Energy range�測定角度範囲 � Angular range�立体角 � Solid angle�横倍率 � Horiz. magnification�縦倍率 � Vertical magnification�運動量分解能� Momentum resolution�最大電流（双極電磁石）� Max. current (Dipole)�　　　　（四極電磁石）� Max. current (quadrupole)�総重量� Weight

130 -150 cm��　　 30 %��ｰ20 -180 度��　　 6.4 msr�� ｰ0.37�� ｰ4.44�� 0.01 %�� 800 A�� 570 A�� 55 tons

ハイパーECR イオン源�

共同研究 : Collaboration Programs

A large amount of energy is obtained by fusing deuterons and tritons. Basic research has been performed on the heavy ion fusion which uses heavy ion beams instead of widely-used laser beams to heat up the target material. Basic research includes; measurement of stopping power and charge state of heavy ions injected into a target in a plasma state, study of non-linear phenomena in the transport of ultra high-intensity ion beams, and simulation study of explosive process of target materials.

　重水素と三重水素の融合により大きなエネルギーをとりだすことができます。従来のレーザーに代って大強度重イオンビームを標的に照射する「重イオン慣性核融合」の基礎的研究を行っています。重イオンビームをプラズマ化した標的に照射して、阻止能や荷電状態の測定を行う実験研究や、超高強度重イオンビームの輸送に伴う非線型現象の研究、標的の爆縮過程のシミュレーションなどを大阪大学等と共同研究しています。�

　重イオンビームを用いた天体核反応や高スピン・超変形核の研究が、国内のみならず諸外国の研究者を含めた共同プロジェクトとして進められています。�

Research programs on nuclear astrophysics and in-beam gamma-ray spectroscopy of high spins and hyper deformed nuclei are in progress in collaboration with investigators not only in Japan but also in other countries.

　宇宙初期、ハドロンは「閉じ込め」から開放された QGP（クォーク・グルオン・プラズマ)状態であったと考えられています。このような宇宙初期の状態を実験室で作り出し、その性質を調べる事を目的とした国際共同研究を、米国ブルックヘブン国立研究所（BNL）において進めています。BNLにおける重イオン衝突型加速器RHICにおける高エネルギー重イオン衝突実験研究でのPHENIX実験に参加し、電子識別の為の主要検出器であるリングイメージチェレンコフ検出器RICHの開発・建設・運転を担当しています。米国でのRICH本体の建設と並行して、日本国内では、当センターを本拠地に、RICH読み出し回路の開発・建設を行ないました。�　RHICはH12年6月金の原子核同士の衝突に成功し、7月には本格的な衝突実験が開始されました。�

It is believed that a new phase of hadronic matter named as quark gluon plasma (QGP) existed in the early universe. In order to realize such exotic hadronic matter in the laboratory and to study properties of such matter, the CNS is participating in the international collaboration in the study of high energy heavy ion collision at Brookhaven National Laboratory, USA. The CNS is responsible for the construction of Ring Imaging Cherenkov (RICH) detector, a main device for electron-identification in the PHENIX experiment at Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC). In parallel to the construction of RICH in USA, development and construction of RICH front-end electronics have been performed at CNS.� Experimental runs at RHIC have start ed in July of 2000.

高エネルギー重イオン衝突実験国際共同研究 : �International Collaboration in the Study of High Energy Heavy Ion Collision

重イオン慣性核融合の基礎的研究 : �Collaboration of Heavy Ion Beam Applications

重イオン反応共同研究 : �Collaboration on Nuclear Astrophysics and Nuclear Structure

PHENIX実験装置�

RICH読み出し回路�

6

センターガイド:How to reach CNS

N

本郷本部　〒113ｰ0033 文京区本郷7ｰ3ｰ1�Hongo: 　 7ｰ3ｰ1 Hongo, Bunkyo-ku, Tokyo, 113ｰ0033 Japan�　　　　　TEL +81ｰ3ｰ5841ｰ4618 FAX +81ｰ3ｰ5841ｰ7642�

和光分室 〒351ｰ0198 和光市広沢2-1 理化学研究所内�Wako: 2ｰ1 Hirosawa, Wako, Saitama, 351ｰ0198 Japan� TEL +81ｰ48ｰ464ｰ4191 FAX +81ｰ3ｰ48ｰ464ｰ4554�WWW: http: / /www.cns.s.u-tokyo.ac.jp/��

東京大学大学院理学系研究科�

附属 原子核科学研究センター�Center for Nuclear Study�Graduate School of Science, University of Tokyo

CNS 本郷本部 CNS Hongo CNS 和光分室 CNS Wako

丸ノ内線�本郷三丁目�Marunouchi Subway�Hongo 3-Chome Station

春日通り Kasuga Street

警察署�Police Office

交番�Police�Station

本郷通り�Hongo Street

N

理1号館�Faculty of Science�Bldg. 1

CNS

東京大学本郷キャンパス�Univ. of Tokyo

京成成田線�Keisei Line

日暮里�Nippori

CNS 和光�CNS Wako

和光市 Wako-shi

有楽町線�Yurakucho�Subway��

東武東上線�Tobu-Tojo Line

山手線�Yamanote Line��

丸ノ内線�Marunouchi Subway

CNS 本郷�CNS Hongo��

池袋�Ikebukuro��

新宿�Shinjuku

本郷三丁目�Hongo 3-chome��

東京�Tokyo

成田空港�Narita�Airport

理化学研究所�RIKEN��

消防署�Fire Station

中学校�School��

国道254号(川越街道) Route 254��

CNS

本田技研�HONDA

外環自動車道 和光 IC�Gaikan Expressway�Wako IC��

郵便局�Post Office

池袋 Ikebukuro川越�Kawagoe��

東武東上線 / 有楽町線�Tobu-Tojo Line /�Yurakucho Subway��

和光市駅�Wako-shi Station�

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