[論文レビュー] The MAGNEX spectrometer: results and perspectives

F. Cappuzzello, C. Agodi+2 more|INFM-OAR (INFN Catania)|Jun 21, 2016

Nuclear physics research studies参考文献 154被引用数 140

ひとこと要約

この論文は INFN-LNS の MAGNEX 大口径磁気分光計を検討し、その正確な運動量再構成、イオン同定、輸送効率の能力を詳述し、過去の成果と将来のアップグレード方針について NUMEN プロジェクトを含めて論じる。

ABSTRACT

This article discusses the main achievements and future perspectives of the MAGNEX spectrometer at the INFN-LNS laboratory in Catania (Italy). MAGNEX is a large acceptance magnetic spectrometer for the detection of the ions emitted in nuclear collisions below Fermi energy. In the first part of the paper an overview of the MAGNEX features is presented. The successful application to the precise reconstruction of the momentum vector, to the identification of the ion masses and to the determination of the transport efficiency is demonstrated by in-beam tests. In the second part, an overview of the most relevant scientific achievements is given. Results from nuclear elastic and inelastic scattering as well as from transfer and charge exchange reactions in a wide range of masses of the colliding systems and incident energies are shown. The role of MAGNEX in solving old and new puzzles in nuclear structure and direct reaction mechanisms is emphasized. One example is the recently observed signature of the long searched Giant Pairing Vibration. Finally, the new challenging opportunities to use MAGNEX for future experiments are briefly reported. In particular, the use of double charge exchange reactions toward the determination of the nuclear matrix elements entering in the expression of the half-life of neutrinoless double beta decay is discussed. The new NUMEN project of INFN, aiming at these investigations, is introduced. The challenges connected to the major technical upgrade required by the project in order to investigate rare processes under high fluxes of detected heavy ions are outlined.

研究の動機と目的

• MAGNEX 分光計の核衝突でフェルミエネルギー以下のイオンを検出する性能を評価する。
• 正確な運動量ベクトル再構成、イオン同定、輸送効率の能力を示す。
• MAGNEX によって得られた主要な核構造および反応機構の結果を要約する。
• 将来の展望とアップグレード、特に二重電荷交換やニュートリノなし二重β崩壊研究への適用を含めて議論する。

提案手法

• MAGNEX の特徴と実験設定を説明する。
• 運動量再構成、質量同定、輸送効率を検証するビーム内試験を提示する。
• さまざまな質量とエネルギーにまたがる弾性/非弾性散乱、移動、電荷交換反応の科学的結果を要約する。
• 核構造と反応機構の未解決課題に対する MAGNEX の役割を強調する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 フェルミエネルギー以下の重イオン衝突における MAGNEX の正確な運動量再構成およびイオン同定の能力はどの程度か。
• RQ2 異なる反応経路および質量範囲での輸送効率はどのように達成されているか。
• RQ3 MAGNEX データを用いてどのような核構造の洞察や反応機構の謎が解かれてきたか。
• RQ4 NUMEN プログラムの下で高流量・希少過程実験のために必要なアップグレードと新たな機会は何か。
• RQ5 二重電荷交換の測定は無∀粒子の崩壊（neutrinoless double beta decay）に関連する核行列要素にどのような情報をもたらすか。

主な発見

• 正確な運動量ベクトル再構成に MAGNEX の適用に成功。
• ビーム内試験でイオンの質量同定と輸送効率の決定を実証。
• 広範な質量とエネルギー領域での弾性、非弾性、移動、電荷交換反応の結果を提示。
• 核構造および直接反応機構の謎解決における MAGNEX の役割を強調。
• 高流量・希少過程実験のための NUMEN プロジェクトと技術的アップグレードの概要を示す。