Measurements of interaction cross-sections for carbon isotopes at relativistic energies and the halo structure in C-19

Abstract

The interaction cross sections of carbon isotopes at relativistic energies were measured to investigate neutron structure in C-19, which is expected to be one of neutron halo nuclei. The measured interaction cross section of carbon isotopes increases monotonically with the mass number. And the cross section of C-19 is much larger than the systematic trend of carbon isotopes by about three times, which reveals an anomalous structure of C-19. For further quantitative discussion, the matter density distribution of C-19 was deduced by adding C-18 core density and C-19 valence neutron distribution. The core (C-18) density distribution was obtained by parameterizing to reproduce the observed cross sections of C-18 with a C target. The density distribution of C-19 valence neutron was calculated by using a simple potential model, i.e., Woods-Saxon shape potential. The obtained distribution had a large tail component, which clearly indicates a neutron halo structure of C-19.

ハロー原子核のひとつと考えられているC-19核の中性子構造を研究するため、相対論的エネルギーにおける炭素同位元素の反応断面積を測定した。その結果、炭素同位元素の反応断面積は原子番号に対して単調増加を示した。C-19核の運動量幅の測定値は、炭素同位元素の体系的傾向よりずっと大きく、約3倍であった。このことからC-19核は異常な構造持っていると考えられた。さらに定量的検討を行うため、C-19の物質分布をC-18核コアの分布とC-19の原子価中性子の濃度分布を加えることにより求めた。C-18核コアの分布は、C-18核のCターゲットにおける断面積に合致するようパラメータを設定することにより求めた。また、C-19の原子価中性子の濃度分布は、ウッド・サクソン型ポテンシャルを用いて算出した。その結果、C-19の物質分布は長い尾があり、C-19核の中性子ハロー構造が明らかに示された。