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Study of neutron-nuclear spin correlation term with a polarized Xe target

偏極Xe標的を用いた中性子-原子核スピン相関項の研究

酒井 健二 ; 奥 隆之  ; 奥平 琢也; 甲斐 哲也  ; 原田 正英  ; 廣井 孝介 ; 林田 洋寿*; 加倉井 和久*; 清水 裕彦*; 広田 克也*; 山本 知樹*; 猪野 隆*

Sakai, Kenji; Oku, Takayuki; Okudaira, Takuya; Kai, Tetsuya; Harada, Masahide; Hiroi, Kosuke; Hayashida, Hirotoshi*; Kakurai, Kazuhisa*; Shimizu, Hirohiko*; Hirota, Katsuya*; Yamamoto, Tomoki*; Ino, Takashi*

中性子基礎物理学において、パリティ非保存(PNC)項や時間反転非保存項と干渉する中性子スピン$${bf s}$$と標的核スピン$${bf I}$$の相関項$${bf s}cdot{bf I}$$は重要な研究テーマである。中性子共鳴ピーク付近でPNC項の増大が測定され、スピン交換光ポンピング(SEOP)法により$$sim 10^{-1}$$の偏極が得られるキセノン(Xe)は、本研究にとって興味深い原子核である。我々は小型SEOPシステムを用いた偏極Xe標的を開発し、核破砕中性子源で得られる大強度の熱外中性子ビームを利用した$${bf s}cdot{bf I}$$項の研究を計画している。その第一段階として、我々は$$^{129}$$Xeの9.6eV共鳴ピーク付近でのXe偏極時と非偏極時の中性子透過率比の変化$$Delta R$$を捕らえることで、$${bf s}cdot{bf I}$$項に起因する中性子偏極能力の測定をJ-PARC物質・生命科学実験施設(MLF)のBL10で試みた。実験では、本測定系がドップラーブロードニングの影響($$Delta R_{rm DB} , {approx},10^{-2}$$)を検知できることを実証した上で、初期結果として有意な$$Delta R$$の値を得ている。現在は$$Delta R$$をより詳細に評価するために、核磁気・電子スピン共鳴法によるXe偏極度の導出を進めている。

In neutron fundamental physics, study of correlation term $${bf s}cdot{bf I}$$ of a neutron spin $${bf s}$$ and a target nuclear spin $${bf I}$$ is important because $${bf s}cdot{bf I}$$ term interferes to parity non-conserving (PNC) and time reversal non-conserving terms. For this study, a xenon (Xe) is an interesting nucleus because it has been observed an enhancement of PNC effect around neutron resonance peaks, and polarizes up to $$ sim 10^{-1}$$ by using a spin exchange optical pumping (SEOP) method. We would plan to develop a polarized Xe gas target with a compact in-situ SEOP system, and to study $${bf s}cdot{bf I}$$ term by utilizing epithermal neutron beams supplied from a high intense pulsed spallation neutron source. As the first step, we attempted to measure neutron polarizing ability caused by $${bf s}cdot{bf I}$$ term at a 9.6 eV s-wave resonance peak of $$^{129}$$Xe at BL10 in MLF, by detecting change $$Delta R$$ of ratio between neutron transmissions with the polarized and unpolarized Xe target. After demonstrating that our apparatus could detect small change ($$Delta R_{rm DB} , {approx},10^{-2}$$) of neutron transmissions caused by Doppler broadening effect, a signified value of $$Delta R$$ has been obtained as preliminary results. For analyzing the obtained $$Delta R$$ in detail, we are improving our nuclear magnetic resonance and electron paramagnetic resonance systems for evaluating Xe polarization independently of neutron beams.

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