[{"content":"　元素周期表は，どこまで続くのでしょうか？\n現在，118番元素のオガネソンまでが発見されています。しかし，119番以降の元素はまだ発見されておらず，元素周期表がどこまで続くのかは，現代の科学でも解明されていない大きな謎の一つです。\n原子番号が大きい元素は「超重元素」と呼ばれ，加速器を使って重い原子核同士を衝突させることで人工的に作り出されます。しかし，原子核が重くなるほど，陽子同士の電気的な反発力が強くなり，原子核は不安定になります。そのため，超重元素の多くは非常に短い寿命で崩壊してしまいます。\n一方，原子核の世界では，陽子や中性子の数によって原子核が特別に安定化する「殻構造」が存在します。この効果によって，非常に重い原子核でも比較的長い寿命を持つ可能性があり，そのような原子核が集まる領域は「安定の島」と呼ばれています。安定の島がどこに存在するのか，そして新しい元素はどこまで作り出せるのかは，原子核物理学の重要な研究課題です。\n私たちの研究室では，加速器から得られる重イオンビームを標的原子核に衝突させる「重イオン核融合反応」を利用して，超重元素の研究を進めています。超重元素が生成される確率は極めて低く，膨大な数の原子核を衝突させても，目的の原子核がわずか数個しか生成されないこともあります。こうした希少な原子核を効率よく分離・検出し，その生成過程や放射性崩壊を調べることで，超重元素の性質を明らかにしようとしています。\n研究内容 #重イオン核融合反応による超重元素の合成 #超重元素を作り出すためには，加速器で高速に加速した原子核を標的原子核に衝突させ，2つの原子核を融合させる必要があります。しかし，原子核同士が融合する確率は非常に小さく，さらに融合してできた原子核の多くは核分裂によって失われてしまいます。そのため，超重元素を合成することは非常に困難です。\n一方，原子核の殻構造によって，特定の陽子数や中性子数を持つ超重元素が比較的安定に存在できる「安定の島」が理論的に予測されています。この安定の島に到達し，より長い寿命を持つ未知の原子核を発見することは，超重元素研究の大きな目標の一つです。\n私たちは，国内外の研究機関との国際共同研究による新元素探索実験に参加し，119番以降の未知の元素の発見を目指しています。こうした国際的な研究活動を通して，元素周期表の限界に挑戦するとともに，未知の超重元素が存在する可能性を探っています。\n重元素の崩壊分光と新しい検出器の開発 #重い原子核は，α崩壊やβ崩壊，核分裂など，さまざまな過程を経て別の原子核へと変化します。こうした崩壊に伴って放出されるα線，β線，γ線，X線や核分裂片を測定することで，原子核の種類や内部構造，崩壊の仕組みを調べることができます。特に，重元素の放射性崩壊を詳しく調べることは，原子核の安定性や核分裂のメカニズムを理解するうえで重要です。\n私たちは，重元素のさまざまな放射性崩壊を捉えるため，複数の放射線を組み合わせた測定手法の開発に取り組んでいます。特に，わずかな数しか生成されない希少な原子核から，できるだけ多くの情報を得るため，高い検出効率や優れたエネルギー分解能を持つ新しい検出器の開発を進めています。こうした検出器開発と崩壊測定を通して，これまで観測が困難だった重元素の崩壊現象を明らかにすることを目指しています。 関連する研究\n・ 検出器の開発\n超重元素の原子核構造と安定性の解明 #超重元素がどこまで存在できるのかを理解するためには，原子核内部の殻構造を明らかにすることが重要です。原子核の質量は，陽子と中性子がどれだけ強く結びついているかを反映しており，その精密測定から原子核の安定性や殻構造を調べることができます。私たちは，多重反射型飛行時間測定式質量分光器（MRTOF-MS）を用いて，超重元素の質量を直接測定し，原子核の殻構造を調べています。こうした研究を通して，超重元素の安定性を支配する仕組みを明らかにし，「安定の島」の理解につなげることを目指しています。\n関連する研究\n・ 原子核の精密質量測定\n","date":null,"permalink":"https://www.isc.meiji.ac.jp/~niwase/research/theme-01/","section":"Research","summary":"","title":"新元素・超重元素の探索"},{"content":"私たちの身の回りにある元素は，宇宙でどのように作られたのでしょうか？\n宇宙に存在する元素の多くは，ビッグバンや恒星内部での核融合反応によって作られてきました。しかし，金やプラチナ，ウランなどの鉄よりも重い元素の多くは，通常の核融合反応だけでは作ることができません。これらの元素がどこで，どのように作られたのかは，現代の宇宙物理学や原子核物理学における重要な研究課題です。\n重い元素を作る仕組みの一つに，「速い中性子捕獲過程（rプロセス）」があります。rプロセスでは，原子核が次々と中性子を取り込み，非常に中性子の多い不安定な原子核が作られます。これらの原子核がβ崩壊を繰り返すことで，最終的にさまざまな重元素が形成されます。rプロセスが起こる場所として，中性子星同士の合体などが考えられていますが，どのような環境で，どの元素がどれだけ作られるのかについては，まだ多くの謎が残されています。\n宇宙での元素合成を理解するためには，こうした不安定原子核の質量や寿命，放射性崩壊の性質を正確に知る必要があります。しかし，rプロセスに関わる原子核の多くは自然界には存在せず，実験的な情報が不足しています。\n私たちの研究室では，加速器を用いて中性子の多い原子核を人工的に生成し，その質量や放射性崩壊を測定しています。こうした実験を通して，宇宙で重元素が作られる過程を原子核物理学の立場から解明することを目指しています。\n研究内容 #rプロセスを支配する原子核の性質の解明 #　rプロセスでは，中性子捕獲反応とβ崩壊を繰り返しながら，鉄よりも重い元素が次々と作られます。この過程で，どの原子核を通って元素合成が進むのかは，原子核の質量や半減期，中性子捕獲反応率などによって大きく変化します。\n特に，原子核の質量は中性子の結合エネルギーを決定し，中性子捕獲とその逆反応である光中性子放出のバランスに影響します。また，β崩壊の速さや核分裂の起こりやすさも，最終的に作られる元素の存在量を左右します。\n私たちは，これらの核物理量を実験的に調べることで，rプロセスの理解に必要な基礎データを提供し，宇宙での重元素合成の仕組みを明らかにしようとしています。\nアクチノイド元素の起源と核分裂の研究 #　rプロセスでは，ウランやトリウムなどの非常に重いアクチノイド元素も作られると考えられています。しかし，元素合成がどこまで重い原子核へと進むのか，そして生成された原子核がどのような崩壊を経て現在の元素の存在量につながるのかは，まだ十分に理解されていません。\n特に，アクチノイド領域では核分裂が重要な役割を果たします。核分裂によって重い原子核が軽い原子核へと分かれることで，rプロセスにおける元素合成の進行や，最終的な元素の存在量が大きく変化する可能性があります。そのため，アクチノイド領域の原子核の質量や核分裂の性質を調べることが重要です。\n私たちは，高エネルギー加速器研究機構（KEK）の元素選択型質量分離装置（KISS）を用いて，中性子過剰アクチノイドの質量測定に取り組み，新同位体ウラン241（241U）の発見に成功しました。 また，β崩壊や電子捕獲をきっかけとして起こる「β遅延核分裂」や「電子捕獲遅延核分裂」の研究も進めています。これらの核分裂現象を捉えるため，核分裂片や放射線を高い効率で測定できる新しい検出器の開発にも取り組んでいます。こうした実験研究を通して，宇宙におけるアクチノイド元素の起源や，rプロセスにおける核分裂の役割の解明を目指しています。 関連する研究\n・ 原子核の精密質量測定\n・ 放射線検出器の開発\n希土類元素の起源と中性子過剰核の質量測定 #　太陽系に存在するrプロセス由来の元素の存在量には，質量数165付近に「希土類ピーク（rare-earth peak）」と呼ばれる特徴的なピークが見られます。このピークは，rプロセスの終盤における中性子捕獲とβ崩壊の競合や，希土類領域の原子核構造と深く関係していると考えられています。\n希土類ピークの形成を理解するためには，中性子過剰な希土類原子核の質量を正確に知ることが重要です。特に，中性子の結合エネルギーがどのように変化するのかは，元素合成の進行を左右する重要な情報となります。\n私たちは，KISSを用いてエルビウム（Er）などの希土類元素の質量測定を進めるとともに，イッテルビウム（Yb）周辺の中性子過剰核への研究展開を目指しています。こうした精密質量測定を通して，希土類領域の原子核構造を明らかにし，宇宙で観測される希土類ピークの形成メカニズムの解明に取り組んでいます。 関連する研究\n・ 原子核の精密質量測定\n","date":null,"permalink":"https://www.isc.meiji.ac.jp/~niwase/research/theme-04/","section":"Research","summary":"","title":"宇宙における元素合成過程の解明"},{"content":"原子核は，陽子と中性子から構成されています。しかし，原子核の質量は，陽子と中性子それぞれの質量を単純に足し合わせたものよりもわずかに軽くなっています。この質量の差は「質量欠損」と呼ばれ，アインシュタインの有名な式 (E=mc^2) によって，原子核を結びつけているエネルギー（結合エネルギー）に対応します。つまり，原子核の質量を精密に測定することは，原子核がどれだけ強く結びついているのかを調べることにつながります。\n原子核の安定性や性質は，陽子と中性子の数によって大きく変化します。特に，陽子や中性子の数が特定の値になると原子核が安定化する「殻構造」は，原子核物理学における重要な研究テーマです。また，原子核の質量は，核反応や放射性崩壊で放出されるエネルギーを決定するため，宇宙で重い元素がどのように作られたのかを理解するうえでも欠かせない情報です。\n私たちの研究室では，多重反射型飛行時間測定式質量分光器（MRTOF-MS）を用いて，短寿命で生成量の少ない不安定原子核の質量を高精度に測定しています。この装置では，イオンを静電ミラーの間で何度も往復させ，飛行時間のわずかな違いから質量を決定します。従来は測定が困難だった希少な原子核の質量を直接測定することで，原子核の構造や安定性，さらには宇宙における元素合成過程の解明を目指しています。\n研究内容 #短寿命原子核の精密質量測定 #不安定原子核の中には，生成されてからわずか数ミリ秒から数秒で崩壊してしまうものがあります。そのため，短い時間の中で原子核を捕集し，質量を測定する技術が必要です。\n私たちは，MRTOF-MSを用いた精密質量測定に取り組んでいます。MRTOF-MSは，イオンを装置内部で何度も往復させることで，非常に短い測定時間で高い質量分解能を実現できる装置です。この特徴を活かし，わずかな数しか生成されない不安定原子核や，極めて短い寿命を持つ原子核の質量測定に挑戦しています。\n超重元素の質量測定と原子核構造の解明 #非常に重い原子核が存在できる理由を理解するためには，陽子と中性子が原子核内部でどのような構造を形成しているのかを調べることが重要です。原子核の質量を精密に測定し，隣り合う原子核の結合エネルギーを比較することで，殻構造に由来する安定化の効果を調べることができます。\n私たちは，世界で初めて超重元素の質量を直接測定することに成功しました。 これまで超重元素の質量は主に放射性崩壊の情報から間接的に求められてきましたが，直接質量測定によって，その質量を独立した手法で決定できるようになりました。現在は，さらに多くの超重元素の質量測定を進め，中性子数152付近の殻構造や，超重元素の安定性を支配する仕組みの解明を目指しています。 関連する研究\n・ 新元素・超重元素の探索\n中性子過剰核の質量測定と宇宙の元素合成 #鉄よりも重い元素の多くは，宇宙で起こる中性子捕獲反応によって作られたと考えられています。特に，大量の中性子が存在する環境で進む「速い中性子捕獲過程（rプロセス）」では，非常に中性子の多い不安定原子核が重要な役割を果たします。\n原子核の質量は，中性子が捕獲されやすいか，あるいは放出されやすいかを左右し，元素が作られる経路や最終的な元素の存在量に影響します。しかし，rプロセスに関わる多くの原子核は寿命が短く，質量がまだ測定されていません。\n私たちは，希土類元素やアクチノイド領域の中性子過剰核の精密質量測定に取り組んでいます。これまでに，重い原子核同士の衝突によって起こる「多核子移行反応」とMRTOF-MSを組み合わせ，新同位体ウラン241（241U）の発見に成功しました。 また，ウラン周辺のさまざまな中性子過剰核の質量測定にも成功しています。現在は，希土類元素領域にも研究を広げ，rプロセスによる元素合成の理解に必要な原子核質量の測定を進めています。 関連する研究\n・ 宇宙における元素合成過程の解明\n","date":null,"permalink":"https://www.isc.meiji.ac.jp/~niwase/research/theme-03/","section":"Research","summary":"","title":"原子核の精密質量測定"},{"content":"　目に見えない放射線を，どのようにして測定するのでしょうか？\n原子核は，α崩壊やβ崩壊，核分裂などの過程で，さまざまな放射線を放出します。これらの放射線を測定することで，原子核の種類や内部構造，崩壊の仕組みなどを調べることができます。放射線検出器は，目に見えない放射線を電気信号などに変換する装置であり，原子核物理学の実験に欠かせないものです。\nしかし，すべての放射線を同じ検出器で測定できるわけではありません。α線，β線，γ線，中性子などは，それぞれ物質との相互作用が異なり，測定する放射線や目的に応じて適切な検出器が必要です。また，生成量が極めて少ない不安定原子核や，短い時間の中で次々と起こる放射性崩壊を調べるためには，高い検出効率や優れたエネルギー・時間分解能が求められます。\n私たちの研究室では，シリコン半導体検出器やシンチレーション検出器をはじめとするさまざまな放射線検出器の開発に取り組んでいます。さらに，検出器からの微弱な信号を読み出す電子回路やデータ収集システムの開発も進めています。こうした技術を新元素探索や不安定原子核の研究に応用するとともに，身近な放射線の測定や教育にも役立てることを目指しています。\n研究内容 #超重元素実験に向けた検出器・電子回路の開発 #　新元素探索をはじめとする超重元素実験では，膨大な数の核反応の中から，ごくわずかに生成される目的の原子核を見つけ出す必要があります。そのため，希少な原子核を確実に識別し，その放射性崩壊を高い効率で観測するための検出器が求められます。\n私たちは，イオンの飛行時間測定とα崩壊の検出を組み合わせた「α-TOF検出器」を独自に開発しました。この検出器により，飛来したイオンとその後に放出されるα粒子を関連づけて測定することができます。さらに，複数のシリコン半導体検出器を組み合わせた箱型検出器や，多数の検出器からの信号を読み出す多チャンネルプリアンプなどの開発にも取り組んでいます。実際に，私たちが開発した多チャンネルプリアンプは，新元素探索の実験現場で使用されています。 こうした検出器や電子回路の開発を通して，新元素探索や超重元素の崩壊分光に必要な測定技術の向上を目指しています。　関連する研究\n・ 新元素・超重元素の探索\n短寿命原子核の崩壊分光に向けた検出器の開発 #　中性子過剰な不安定原子核の多くは，β崩壊によって別の原子核へと変化します。このとき放出されるβ線や，崩壊後の原子核から放出されるγ線を測定することで，原子核の励起状態や崩壊の仕組みを調べることができます。しかし，生成量の少ない原子核では，測定した放射線がどの原子核から放出されたのかを正確に識別することが課題となります。\n私たちは，独自に開発したα-TOF検出器の技術を発展させ，β崩壊を測定する「β-TOF検出器」の開発を進めてきました。さらに現在は，β線とγ線を組み合わせて測定する「β/γ-TOF検出器」の開発に取り組んでいます。イオンの飛行時間と放射性崩壊の情報を関連づけることで，わずかな数しか生成されない不安定原子核の崩壊を識別し，その性質を詳しく調べることを目指しています。 関連する研究\n・ 原子核の精密質量測定\n核分裂を捉える新しい検出器の開発 #　非常に重い原子核では，原子核が2つ程度の破片に分かれる「核分裂」が起こります。核分裂は，原子核の安定性を理解するうえで重要な現象であり，宇宙での重元素合成にも深く関わっています。しかし，生成量の少ない不安定原子核の核分裂を測定することは容易ではありません。\n私たちは，核分裂によって放出される核分裂片を高い効率で検出するため，シリコン半導体検出器やシンチレーション検出器などを組み合わせた新しい検出器を開発しています。特に，β崩壊や電子捕獲によって引き起こされる「β遅延核分裂」や「電子捕獲遅延核分裂」の測定に向けて，崩壊に伴う放射線と核分裂片を同時に捉える技術の開発を進めています。また，核分裂片の測定に適した新しい検出素子の探索や，その特性評価にも取り組んでいます。\nこうした検出器開発を通して，これまで観測が困難だった重い原子核の核分裂現象を明らかにし，原子核の安定性や宇宙における重元素合成過程の理解につなげることを目指しています。 関連する研究\n・ 宇宙における元素合成過程の解明\n放射線計測・教育のための検出器開発 #　放射線検出器は，原子核物理学の研究だけでなく，環境放射線の測定や放射線教育など，私たちの身近な場面でも広く利用されています。こうした用途では，測定性能だけでなく，装置の小型化や持ち運びやすさ，操作のしやすさなども重要になります。\n私たちは，環境中の放射線を手軽に測定できる可搬型の検出器や，放射線の種類やエネルギーを学ぶための教育用測定装置の開発にも取り組んでいます。放射線のエネルギースペクトルを測定することで，放射線が持つ性質や，物質との相互作用を視覚的に理解できるような装置を目指しています。\nこうした検出器開発を通して，放射線計測技術の応用範囲を広げるとともに，学生の実験教育や，放射線に対する科学的な理解の促進に貢献することを目指しています。\n関連実験 #国際大型加速器実験に参加し、データ取得・解析ソフトウェア開発・物理解析を担当しています。\n","date":null,"permalink":"https://www.isc.meiji.ac.jp/~niwase/research/theme-02/","section":"Research","summary":"","title":"放射線検出器の開発"},{"content":"","date":null,"permalink":"https://www.isc.meiji.ac.jp/~niwase/news/","section":"News","summary":"","title":"News"},{"content":"","date":null,"permalink":"https://www.isc.meiji.ac.jp/~niwase/tags/","section":"Tags","summary":"","title":"Tags"},{"content":"","date":null,"permalink":"https://www.isc.meiji.ac.jp/~niwase/tags/%E3%81%8A%E7%9F%A5%E3%82%89%E3%81%9B/","section":"Tags","summary":"","title":"お知らせ"},{"content":"原子核物理実験研究室の公式ウェブサイトを公開しました！\n研究内容・メンバー・論文情報などを随時更新してまいります。 お問い合わせは Access ページのメールアドレスまでお気軽にどうぞ。\n","date":"2026年10月15日","permalink":"https://www.isc.meiji.ac.jp/~niwase/news/2026-02-19-site-open/","section":"News","summary":"","title":"研究室ウェブサイトを公開しました"},{"content":"明治大学　原子核物理実験研究室では，原子核の実験的研究を通して，元素の成り立ちと原子核の限界に迫る研究を行っています。\n主な研究テーマは，新元素・超重元素の探索，安定の島への挑戦，そして宇宙における元素合成過程の解明です。加速器を用いて地球上には存在しない原子核を人工的に生成し，その質量や崩壊などを精密に測定することで，未知の原子核の性質を明らかにします。\nまた，放射線検出器や新しい測定技術の開発，身近な放射線の計測など，原子核・放射線をより広く理解し，教育や応用につなげる研究にも取り組んでいます。\n大学での検出器開発やデータ解析に加え，理化学研究所や日本原子力研究開発機構などの，国内外の大型加速器施設を利用した実験を行い，ミクロな原子核の世界から宇宙における元素の起源まで，幅広いテーマに挑戦しています。\n元素周期表の先には何があるのか。私たちを形づくる元素は，宇宙のどこでどのように生まれたのか。 原子核実験を通して，これらの問いに挑んでいます。\n","date":null,"permalink":"https://www.isc.meiji.ac.jp/~niwase/","section":"明治大学　原子核物理実験研究室","summary":"","title":"明治大学　原子核物理実験研究室"},{"content":"","date":null,"permalink":"https://www.isc.meiji.ac.jp/~niwase/tags/%E5%AD%A6%E4%BC%9A%E7%99%BA%E8%A1%A8/","section":"Tags","summary":"","title":"学会発表"},{"content":"福岡で開催された，国際会議The 8th international workshop on Compound-Nuclear Reactions and Related Topics (CNR26*)において，庭瀬が口頭発表をしました。\nニホニウムの発見者である，森田浩介先生（庭瀬の指導教員）も聴きに来てくださり，色々なお話をすることができました！\n","date":"2026年10月8日","permalink":"https://www.isc.meiji.ac.jp/~niwase/news/2026-10-08/","section":"News","summary":"","title":"国際会議CNR26*で講演をしました"},{"content":"","date":null,"permalink":"https://www.isc.meiji.ac.jp/~niwase/access/","section":"Access","summary":"","title":"Access"},{"content":"","date":null,"permalink":"https://www.isc.meiji.ac.jp/~niwase/members/","section":"Members","summary":"","title":"Members"},{"content":"","date":null,"permalink":"https://www.isc.meiji.ac.jp/~niwase/publications/","section":"Publications","summary":"","title":"Publications"},{"content":"","date":null,"permalink":"https://www.isc.meiji.ac.jp/~niwase/research/","section":"Research","summary":"","title":"Research"},{"content":"","date":null,"permalink":"https://www.isc.meiji.ac.jp/~niwase/gallery/","section":"ギャラリー","summary":"","title":"ギャラリー"},{"content":"","date":null,"permalink":"https://www.isc.meiji.ac.jp/~niwase/join/","section":"研究室配属について","summary":"","title":"研究室配属について"}]