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1
New precise measurement of muonium hyperfine structure interval at J-PARC
上野 恭裕*; 青木 正治*; 深尾 祥紀*; 東 芳隆*; 樋口 嵩*; 飯沼 裕美*; 池戸 豊*; 石田 啓一*; 伊藤 孝; 岩崎 雅彦*; et al.
Hyperfine Interactions, 238(1), p.14_1 - 14_6, 2017/11
MuSEUM is an international collaboration aiming at a new precise measurement of the muonium hyperfine structure at J-PARC (Japan Proton Accelerator Research Complex). Utilizing its intense pulsed muon beam, we expect a ten-fold improvement for both measurements at high magnetic field and zero magnetic field. We have developed a sophisticated monitoring system, including a beam profile monitor to measure the 3D distribution of muonium atoms to suppress the systematic uncertainty.
2
Magnetic structure and dispersion relation of the $$S$$=1/2 quasi-one-dimensional Ising-like antiferromagnet BaCo$$_{2}$$V$$_{2}$$O$$_{8}$$ in a transverse magnetic field
松田 雅昌*; 大西 弘明; 奥谷 顕*; Ma, J.*; Agrawal, H.*; Hong, T.*; Pajerowski, D. M.*; Copley, J. R. D.*; 奥西 巧一*; 森 道康; et al.
Physical Review B, 96(2), p.024439_1 - 024439_8, 2017/07
BaCo$$_{2}$$V$$_{2}$$O$$_{8}$$ consists of Co chains, in which Co$$^{2+}$$ ion carries a fictitious spin $$frac{1}{2}$$ with Ising anisotropy. We performed elastic and inelastic neutron scattering experiments in BaCo$$_{2}$$V$$_{2}$$O$$_{8}$$ in magnetic field perpendicular to the $$c$$ axis which is the chain direction. With applying magnetic field along the $$a$$ axis at 3.5 K, the antiferromagnetic order with the easy axis along the $$c$$ axis, observed in zero magnetic field, is completely suppressed at 8 T, while the magnetic field gradually induces an antiferromagnetic order with the spin component along the $$b$$ axis. We also studied magnetic excitations as a function of transverse magnetic field. The lower boundary of the spinon excitations splits gradually with increasing magnetic field. The overall feature of the magnetic excitation spectra in magnetic field is reproduced by the theoretical calculation based on the spin $$frac{1}{2}$$ $$XXZ$$ antiferromagnetic chain model, which predicts that the dynamic magnetic structure factor of the spin component along the chain direction is enhanced and that along the field direction has clear incommensurate correlations.
3
Exotic hadrons from heavy ion collisions
Cho, S.*; 兵藤 哲雄*; 慈道 大介*; Ko, C. M.*; Lee, S. H.*; 前田 沙織*; 宮原 建太*; 森田 健司*; Nielsen, M.*; 大西 明*; et al.
Progress in Particle and Nuclear Physics, 95, p.279 - 322, 2017/07
RHICやLHCでの検出器の性能向上により、高エネルギー重イオン衝突において基底状態だけでなく励起状態のハドロンも測定できるようになった。そこで、重イオン衝突はハドロン分子状態やマルチクォーク状態などのエキゾチックハドロンの新しい手法となる。エキゾチックハドロンの構造は量子色力学の基本的性質と関連しているので、これらを研究することはハドロン物理の最も精力的な話題の一つである。本レビューでは、重イオン衝突で測定できるようなエキゾチックハドロン候補の幾つかに対して、現在の理解をまとめる。
4
Ligand exchange adsorption and coordination structure of Pd on $$delta$$-MnO$$_{2}$$ in NaCl solution
田中 万也; 田中 雅人*; 渡邊 直子; 徳永 紘平*; 高橋 嘉夫*
Chemical Geology, 460, p.130 - 137, 2017/06
深海海洋底に存在する鉄マンガン団塊・クラストにはPdが海水に比べてかなり濃集していることが知られている。しかし、こうしたPdの濃集機構はこれまでほとんど研究されてこなかった。そこで本研究ではX線吸収微細構造法を用いて鉄マンガン団塊・クラストの主要構成物質であるマンガン酸化物へのPd吸着機構を調べた。その結果、海水を模擬したNaCl水溶液中では塩化物錯体(Cl配位)であるPdはマンガン酸化物表面に吸着する過程で酸素配位に変化することが明らかとなった。さらに、マンガン酸化物表面に吸着したPdは単核二座配位と二核二座配位の2種類の内圏型錯体を形成することが分かった。これら2種類の内圏型錯体の形成は密度汎関数理論を用いた量子化学計算の結果からも支持された。こうした内圏型錯体の形成は、マンガン酸化物-NaCl水溶液間のPd吸着実験から得られた分配係数が大きいことと調和的であると言える。
5
Beamline test of a transition-edge-sensor spectrometer in preparation for kaonic-atom measurements
橋本 直*; 谷田 聖; 他49名*
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 27(4), p.2100905_1 - 2100905_5, 2017/06
We are developing a new technique to apply transition-edge sensors (TESs) to X-ray spectroscopy of exotic atoms, especially of kaonic atoms. To demonstrate the feasibility of this pioneering project, performance of a TES-based X-ray detector was evaluated in pion- and kaon-beam environments at particle accelerators. We successfully observed X-rays from pionic-carbon atoms with a resolution as good as 7 eV FWHM at 6 keV. Also at a kaon beamline, we confirmed that the TES spectrometer will be able to achieve our resolution goal, 6 eV, in our first scientific campaign to measure X-rays from kaonic-helium atoms.
6
Simultaneous measurement of neutron-induced fission and capture cross sections for $$^{241}$$Am at neutron energies below fission threshold
廣瀬 健太郎; 西尾 勝久; 牧井 宏之; 西中 一朗*; 太田 周也*; 永山 達郎*; 田村 信行*; 後藤 真一*; Andreyev, A.; Vermeulen, M. J.; et al.
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 856, p.133 - 138, 2017/06
Fission and capture reactions were simultaneously measured in the neutron-induced reactions of $$^{241}$$Am at J-PARC. Data were taken with the TOF method in $$E_n$$ = 0.1$$sim$$20 eV. The fission events were observed by detecting prompt fission neutrons using liquid organic scintillators. The capture reaction was measured by detecting $$gamma$$ rays from the compound nuclei using the same detectors, where the prompt fission neutrons and capture $$gamma$$ rays were separated by a pulse shape analysis. The cross sections were obtained by normalizing the relative yields at the first resonance to evaluations or other experimental data. The ratio of the fission to capture cross sections at each resonance is compared with those from an evaluated nuclear data library and other experimental data. Some differences were found between the present values and the library/literature values at several resonances.
7
Observation of doubly-charged ions of francium isotopes extracted from a gas cell
Schury, P.*; 和田 道治*; 伊藤 由太*; 加治 大哉*; 羽場 宏光*; 平山 賀一*; 木村 創大*; 小浦 寛之; MacCormick, M.*; 宮武 宇也*; et al.
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 407, p.160 - 165, 2017/06
Ac, Ra, FrやRnといった様々な同位体を$$^{48}$$Caビームを用いた原子核融合-蒸発反応にて生成した。エネルギーを持ったイオンはヘリウムガスセル内で止まり、そして引き出される。引き出された個々のイオンは多反射時間飛行質量分光器を用いて同定されるが、アルカリ金属であるFrを含むイオンの荷電状態の主要な価数が(+1価でなく)+2価となるという結果を観測した。
8
Monte Carlo shell model studies with massively parallel supercomputers
清水 則孝*; 阿部 喬*; 本間 道雄*; 大塚 孝治*; 富樫 智章*; 角田 佑介*; 宇都野 穣; 吉田 亨*
Physica Scripta, 92(6), p.063001_1 - 063001_19, 2017/06
モンテカルロ殻模型の手法およびその応用について概説する。モンテカルロ殻模型は、効率的に多体基底を生成することによって、従来の直接対角化では計算不可能だった物理系に対する殻模型計算を目指した手法である。このレビュー論文では、モンテカルロ殻模型のここ10年以内の発展をまとめた。手法面では、エネルギー分散を用いた外挿による厳密解の推定法や共役勾配法の導入による効率的な基底生成など、数値計算面では、より効率的な並列化や計算機の実効性能を高める数値計算アルゴリズムなどについて概説する。最近の応用としては、非常に大きな模型空間が必要な第一原理計算および中性子過剰なニッケル領域とジルコニウム領域の計算結果を紹介する。後者の中性子過剰核領域では、変形共存に興味が集まっているが、モンテカルロ殻模型では、変形の分布を解析するT-plotと呼ぶ新しい手法を開発することによって、これらの原子核の変形を直感的に理解することが可能となった。この手法は、軽い原子核のクラスター状態を調べるのにも有用である。
9
Improvement of the gross theory of $$beta$$ decay by inclusion of change in parity
小浦 寛之; 千葉 敏*
Physical Review C, 95(6), p.064304_1 - 064304_6, 2017/06
$$beta$$崩壊の巨視的模型計算である大局的理論の単一粒子構造における改良を行った。大局的理論は$$beta$$崩壊遷移の総和則を考慮して構築された模型で、$$beta$$崩壊半減期や遅発中性子放出確率を核図表における幅広い領域で計算し、実験結果をよく再現できる。今回、この大局的理論に単一粒子状態におけるパリティに注目し、崩壊前と崩壊後に原子核基底状態のパリティが変化する場合に$$beta$$崩壊許容遷移を抑制する効果を新たに導入した。単一粒子状態の推定はわれわれが従来から考案しているWoods-Saxonポテンシャル計算を用いた。今回の改良により、これまでの大局的理論では2重閉殻原子核付近で過小評価していた$$beta$$崩壊半減期が系統的に改良された。
10
New p- and n-type ferromagnetic semiconductors; Cr-doped BaZn$$_{2}$$As$$_{2}$$
Gu, B.; 前川 禎通
AIP Advances (Internet), 7(5), p.055805_1 - 055805_6, 2017/05
We find new ferromagnetic semiconductors, Cr-doped BaZn$$_{2}$$As$$_{2}$$, by employing a combined method of the density functional theory and the quantum Monte Carlo simulation. Due to a narrow band gap of 0.2 eV in host BaZn$$_{2}$$As$$_{2}$$ and the different hybridization of 3d orbitals of Cr impurity, the impurity bound states have been induced both below the top of valence band and above the bottom of conduction band. The long-range ferromagnetic coupling between Cr impurities is obtained with both p- and n-type carriers.
11
Radiochemical study of the kinematics of multi-nucleon transfer reactions in $$^{48}$$Ca + $$^{248}$$Cm collisions 10% above the Coulomb barrier
G$"o$tz, M.*; G$"o$tz, S.*; Kratz, J. V.*; D$"u$llmann, Ch. E.*; Mokry, Ch.*; Runke, J.*; Th$"o$rle-Pospiech, P.*; Wiehl, N.*; Sch$"a$del, M.; Ballof, J.*; et al.
Nuclear Physics A, 961, p.1 - 21, 2017/05
$$^{48}$$Ca + $$^{248}$$Cmの多核子移行反応の運動学を多層捕集箔法と放射化学分離法を用いて調べた。過去の研究で、生成核の同位体分布の幅が、標的よりも重い同位体より軽い同位体の方が広いことが知られており、標的よりも軽い同位体の方がエネルギーロスの大きな衝突の成分が多いためと解釈されてきた。しかし、本研究で両者の平均的な全運動エネルギー損失、すなわち平均励起エネルギーの大きさが測定され、両者に大きな違いがないことが明らかになった。このことは過去の解釈と矛盾するため、本研究では、高い励起エネルギーを持って生成される標的よりも重い同位体は核分裂によって失われる、という新しい解釈を提案した。
12
$$T$$ dependence of nuclear spin-echo decay at low temperatures in YbRh$$_2$$Si$$_2$$
神戸 振作; 酒井 宏典; 徳永 陽; 服部 泰佑; Lapertot, G.*; 松田 達磨*; Knebel, G.*; Flouquet, J.*; Walstedt, R. E.*
Physical Review B, 95(19), p.195121_1 - 195121_8, 2017/05
YbRh$$_2$$Si$$_2$$の単結晶について、$$^{29}$$Si核スピンエコー振動と減衰を測定した。これらの量は、300Kから20Kまで温度依存がないが、温度依存が20K以下であることを示している。これらの振動と減衰は、最近傍Si核間のRuderman-Kittelおよび擬似双極子相互作用によるものである。したがって、フェルミ準位近傍の電子状態は、20K以下で変化していることが結論できる。低温におけるフェルミ面の可能な改変について議論する。
13
New measurement of the $$^{8}$$Li($$alpha$$,n)$$^{11}$$B reaction in a lower-energy region below the Coulomb barrier
Das, S. K.*; 福田 共和*; 溝井 浩*; 石山 博恒*; 宮武 宇也*; 渡辺 裕*; 平山 賀一*; Jeong, S. C.*; 池添 博*; 松田 誠; et al.
Physical Review C, 95(5), p.055805_1 - 055805_4, 2017/05
The $$^{8}$$Li($$alpha$$,n)$$^{11}$$B reaction is regarded as the key reaction in the inhomogeneous big bang and in type-II supernova nucleosynthesis. Recently, the importance of this reaction to solving the $$^{7}$$Li problem, i.e., the inconsistency between the predicted and the observed primordial $$^{7}$$Li abundances, has also been noted. The most recent cross-section data published by our collaboration group in 2006 [H. Ishiyama et al., Phys. Lett. B 640, 82 (2006)] cover the 0.7- to 2.6-MeV energy region in the center-of-mass system. Here, we present additional data spanning the 0.45- to 1.80-MeV energy region. Thus, the predominant energy region for the big bang nucleosynthesis, corresponding to T$$_{9}$$ = 1 (where T$$_{9}$$ is a temperature unit equivalent to 109 K), is almost completely spanned by the previous [H. Ishiyama et al., Phys. Lett. B 640, 82 (2006)] and present results together.
14
Measurements of $$B to J/psi$$ at forward rapidity in $$p+p$$ collisions at $$sqrt{s}=510$$ GeV
Aidala, C.*; 長谷川 勝一; 今井 憲一; 永宮 正治; 佐甲 博之; 佐藤 進; 谷田 聖; PHENIX Collaboration*; 他425名*
Physical Review D, 95(9), p.092002_1 - 092002_18, 2017/05
We report the first measurement of the fraction of $$J/psi$$ mesons coming from $$B$$-meson decay ($$F_{B to J/psi}$$) in $$p+p$$ collisions at $$sqrt{s}=510$$ GeV. The measurement is performed using the forward silicon vertex detector and central vertex detector at PHENIX, which provide precise tracking and distance-of-closest-approach determinations, enabling the statistical separation of $$J/psi$$ due to $$B$$-meson decays from prompt $$J/psi$$. The measured value of $$F_{B to J/psi}$$ is $$8.1% pm 2.3%{(rm stat)} pm1.9% {(rm syst)}$$ for $$J/psi$$ with transverse momenta $$0 < p_T < 5$$ GeV/$$c$$ and rapidity $$1.2<|y|<2.2$$. The measured fraction $$F_{B to J/psi}$$ at PHENIX is compared to values measured by other experiments at higher center of mass energies and to fixed-order-next-to-leading-logarithm and color-evaporation-model predictions. The $$bbar{b}$$ cross section per unit rapidity $$[dsigma/dy(pp to bbar{b})]$$ extracted from the obtained $$F_{B to J/psi}$$ and the PHENIX inclusive $$J/psi$$ cross section measured at 200 GeV scaled with color-evaporation-model calculations, at the mean $$B$$ hadron rapidity $$y=pm 1.7$$ in 510 GeV $$p+p$$ collisions, is $$3.63_{-1.70}^{+1.92}$$ $$mu$$b. It is consistent with the fixed-order-next-to-leading-logarithm calculations.
15
Angular decay coefficients of $$J/psi$$ mesons at forward rapidity from $$p+p$$ collisions at $$sqrt{s}=510$$ GeV
Adare, A.*; 長谷川 勝一; 今井 憲一; 永宮 正治; 佐甲 博之; 佐藤 進; 谷田 聖; PHENIX Collaboration*; 他389名*
Physical Review D, 95(9), p.092003_1 - 092003_13, 2017/05
We report the first measurement of the full angular distribution for inclusive $$J/psirightarrowmu^{+}mu^{-}$$ decays in $$p$$$$+$$$$p$$ collisions at $$sqrt{s}=510$$ GeV. The measurements are made for $$J/psi$$ transverse momentum $$2 < p_{T} < 10$$ GeV/$$c$$ and rapidity $$1.2 < y < 2.2$$ in the Helicity, Collins-Soper, and Gottfried-Jackson reference frames. In all frames the polar coefficient $$lambda_{theta}$$ is strongly negative at low $$p_{T}$$ and becomes close to zero at high $$p_{T}$$, while the azimuthal coefficient $$lambda_{phi}$$ is close to zero at low $$p_{T}$$, and becomes slightly negative at higher $$p_{T}$$. The frame-independent coefficient $$tilde{lambda}$$ is strongly negative at all $$p_{T}$$ in all frames. The data are compared to the theoretical predictions provided by nonrelativistic quantum chromodynamics models.
16
$$gamma$$ decay of unbound neutron-hole states in $$^{133}$$Sn
Vaquero, V.*; Jungclaus, A.*; Doornenbal, P.*; Wimmer, K.*; Gargano, A.*; Tostevin, J. A.*; Chen, S.*; N$'a$cher, E.*; Sahin, E.*; 志賀 慶明*; et al.
Physical Review Letters, 118(20), p.202502_1 - 202502_5, 2017/05
Excited states in $$^{133}$$Sn were populated following one-neutron knockout reaction from an unstable $$^{134}$$Sn beam at the RIBF laboratory in RIKEN. In addition to the already known $$gamma$$ rays, additional $$gamma$$ strength was observed for the first time in the excitation-energy range 3.5-5.5 MeV. Since the neutron separation energy of $$^{133}$$Sn is low, this observation provides direct evidence for the radioactive decay of neutron-unbound states in this nucleus. The ability of $$gamma$$ decay to compete with neutron emission was attributed to a mismatch between the wave functions of the initial and final states in the neutron emission case. These findings suggest that in the region south-east of $$^{132}$$Sn, nuclear structure effects play a significant role in the decay of unbound states, which are instead usually ignored in the evaluation of neutron-emission probabilities in astrophysical simulations.
17
Baryon spectroscopy in $$(pi,2pi)$$ reactions with 10$$^{6}$$Hz pion beams at J-PARC
佐甲 博之; 長谷川 勝一; 細見 健二; 市川 裕大; 今井 憲一; Hicks, K.*; Ahn, J. K.*; Kim, S. H.*; Lee, J. W.*; Hwang, S. H.*
Proceedings of Science (Internet), 5 Pages, 2017/05
バリオン励起状態(N$$^{*}$$,$$Delta^{*}$$)は長年にわたって研究されてきたが、その性質や質量スペクトルに関する我々の知見は大変限られている。最近、Dynamical-Couple Channel (DCC)模型の発展により、$$(pi,2pi)$$反応がこれらの励起状態に大きく寄与することが分かってきた。しかしながら、$$(pi,2pi)$$反応データは1970年代に測定された24万事象に限られており、決定的に不足している。そのため、我々はJ-PARCにおいて統計を二桁上げるE45実験を提案した。この実験においては、$$10^6$$Hzの$$pi$$ビームを用いて超電導Helmholtz型双極磁石に設置したTime Projection Chamberでこれらの反応を測定する。これらの測定をビーム運動量を細かく変えながら高統計で測定する。本発表では実験の設計と準備状況、シミュレーションの結果を報告する。
18
Observation of $$Xi$$ bound states in the $$^{12}$$C$$(K^-,K^+)X$$ reaction at 1.8 GeV/$$c$$ in J-PARC
永江 知文*; 江川 弘行; 長谷川 勝一; 細見 健二; 市川 裕大; 今井 憲一; 佐甲 博之; 佐藤 進; 杉村 仁志; 谷田 聖; et al.
Proceedings of Science (Internet), 7 Pages, 2017/05
We have carried out a pilot data taking of the J-PARC E05 experiment to search for the bound state peaks of $$^{12}_{Xi}$$Be in the $$^{12}$$C$$(K^-,K^+)X$$ reaction at 1.8 GeV/$$c$$. The measurement was performed at the K1.8 beam line of the J-PARC hadron experimental hall with a typical $$K^-$$ beam intensity of $$6 times 10^5$$ every six seconds. So far the best energy resolution of about 6 MeV FWHM was achieved with the existing SKS spectrometer. With a reasonable statistics, we have succeeded to observe peak structures in the bound region, which seems to suggest that the potential depth of $$Xi$$ would be deeper than 14 MeV estimated in the previous measurements.
19
Multidimensional structure of chiral crystals in quark matter
Lee, T.-G.*; 安武 伸俊*; 丸山 敏毅; 巽 敏隆*
Proceedings of Science (Internet), 8 Pages, 2017/05
We discuss the possibility of a multidimensional structure of inhomogeneous chiral condensates, which might be realized in cold and dense quark matter or the core of compact stars. For one-dimensional structures, the system becomes unstable at finite temperature due to the Landau-Peierls instability attributed to the excitation of the Nambu-Goldstone modes, with the result that there is no long-range order, while quasi-long-range order is realized instead. On the other hand, chirally inhomogeneous phases with two- or three-dimensional modulations may be realized as a true long-range ordered phase at any temperature, as inferred from the Landau-Peierls theorem. We here consider possible strategies to explore a multidimensional structure of chiral crystals.
20
A Comprehensive extraction study using a mono-alkylated diglycolamic acid extractant; Comparison between a secondary amide group and a tertiary amide group
杉田 剛; 藤原 伊織*; 岡村 浩之; 大島 達也*; 馬場 由成*; 長縄 弘親; 下条 晃司郎
Solvent Extraction Research and Development, Japan, 24(2), p.61 - 69, 2017/05
ジグリコールアミド酸型抽出剤を用いた金属イオン抽出におけるアミド基の影響を調べた。本研究では、二級アミドである$$N$$-dodecyldiglycolamic acid (C$$_{12}$$DGAA)と三級アミドである$$N,N$$-dioctyldiglycolamic acid (DODGAA)の抽出挙動の違いを、56種類の金属イオンを対象とした網羅的抽出によって評価した。C$$_{12}$$DGAAはDODGAAと比較してSc(III)を除くレアアースに対する抽出分離能が低下した。一方で、比較的イオン半径の小さな金属に対して優れた抽出能を示した。さらに、C$$_{12}$$DGAAは二価金属イオン混合液からHg(II)を選択的に分離出来ることが明らかとなった。