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論文

Organization of malonamides from the interface to the organic bulk phase

Micheau, C.; 上田 祐生; 元川 竜平; 阿久津 和宏*; 山田 悟史*; 山田 雅子*; Moussaoui, S. A.*; Makombe, E.*; Meyer, D.*; Berthon, L.*; et al.

Journal of Molecular Liquids, 401, p.124372_1 - 124372_12, 2024/05

https://doi.org/10.1016/j.molliq.2024.124372

Supramolecular organization of extractant molecules impacts metal ions separation behavior. Probing bulk and interfacial structures of the relevant systems is expected to provide key insights into the metal ion selectivity and kinetic aspects. The supramolecular features of two solvent extraction systems based on malonamide extractants, N,N,N′,N′-tetrahexylmalonamide (THMA) in toluene and N,N′-dimethyl-N,N′-dibutyl-2-tetradecylmalonamide (DBMA) in n-heptane, were studied using small-angle X-ray scattering for the organic bulk phases, as well as interfacial tension and neutron reflectivity measurements for the interfaces. In the bulk solution, THMA forms dimeric/trimeric associates but no aggregates in toluene, while DBMA forms large aggregates in n-heptane. On the other hand, THMA accumulates in a diffuse layer at the interface at high THMA concentration, whereas DBMA forms a compact but thinner layer. After Pd(II) extraction, the thickness of interfacial layers decreases in the case of THMA, and totally vanishes in the case of DBMA. Based on these new structural information, two mechanisms are proposed for Pd(II) and Nd(III) extraction with malonamides. In toluene, THMA associates slightly accumulate in the vicinity of the interface, then coordinate Pd(II) and diffuse into the organic bulk phase. In n-heptane, DBMA aggregates adsorb at the interface then pick up Nd(III) cations in their polar cores and finally diffuse into the bulk.

論文

Experimental visualization of water/ice phase distribution at cold start for practical-sized polymer electrolyte fuel cells

樋口 雄紀*; 吉宗 航*; 加藤 悟*; 日比 章五*; 瀬戸山 大吾*; 伊勢川 和久*; 松本 吉弘*; 林田 洋寿*; 野崎 洋*; 原田 雅史*; et al.

Communications Engineering (Internet), 3, p.33_1 - 33_7, 2024/02

https://doi.org/10.1038/s44172-024-00176-6

The automotive industry aims to ensure the cold-start capability of polymer electrolyte fuel cells (PEFCs) for developing fuel cell electric vehicles that can be driven in cold climates. Water and ice behavior is a key factor in maintaining this capability. Previously reported methods for visualizing water and/or ice are limited to small-sized PEFCs ( $$<$$ 50 cm$$^{2}$$), while fuel cell electric vehicles are equipped with larger PEFCs. Here, we developed a system using a pulsed spallation neutron beam to visualize water distribution and identify water/ice phases in practical-sized PEFCs at a cold start. The results show direct evidence of a stepwise freezing behavior inside the PEFC. The produced water initially accumulated at the center of the PEFC and then froze, followed by PEFC shutdown as freezing progressed. This study can serve as a reference to guide the development of cold-start protocols, cell design, and materials for next-generation fuel cell electric vehicles.

論文

Quantum critical behavior of the hyperkagome magnet Mn$$_3$$CoSi

山内 宏樹; Sari, D. P.*; 安井 幸夫*; 坂倉 輝俊*; 木村 宏之*; 中尾 朗子*; 大原 高志; 本田 孝志*; 樹神 克明; 井川 直樹; et al.

Physical Review Research (Internet), 6(1), p.013144_1 - 013144_9, 2024/02

https://doi.org/10.1103/PhysRevResearch.6.013144

$$beta$$-Mn-type family alloys Mn$$_3$$$$TX$$ have three-dimensional antiferromagnetic (AFM) corner-shared triangular network. The antiferromagnet Mn$$_3$$RhSi shows magnetic short-range order (SRO) over a wide temperature range of approximately 500 K above the N$'{e}$el temperature $$T_{rm N}$$ = 190 K. Mn$$_3$$CoSi has the smallest lattice parameter and the lowest $$T_{rm N}$$ in the family compounds. The quantum critical point (QCP) from AFM to the quantum paramagnetic state is expected near a cubic lattice parameter of 6.15 $AA. Although $T_N$$ of Mn$$_3$$CoSi is only 140 K, quantum critical behavior is observed in Mn$$_3$$CoSi as the enhancement of the electronic specific heat coefficient $$gamma$$. We study how the magnetic SRO appears in Mn$$_3$$CoSi by using neutron scattering, $$mu$$SR, and physical property measurements. The experimental results show that the neutron scattering intensity of the magnetic SRO does not change much regardless of the suppressed magnetic moment in the long-range magnetic ordered state compared to those of Mn$$_3$$RhSi. The initial asymmetry drop ratio of $$mu$$SR above $$T_{rm N}$$ becomes small, and the magnetic SRO temperature $$T_{SRO}$$ is suppressed to 240 K. The results suggest that the Mn$$_3$$CoSi is close to the QCP in the Mn$$_3$$$$TX$$ system.

論文

Local structural changes in V-Ti-Cr alloy hydrides with hydrogen absorption/desorption cycling

池田 一貴*; 佐次田 頌*; 大友 季哉*; 大下 英敏*; 本田 孝志*; 羽合 孝文*; 齋藤 開*; 伊藤 晋一*; 横尾 哲也*; 榊 浩司*; et al.

International Journal of Hydrogen Energy, 51(Part A), p.79 - 87, 2024/01

https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2023.10.318
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Chemistry, Physical)

Low-vanadium-concentration alloys have low durability, and their hydrogen absorption and desorption amounts decrease by 20% after 100 cycles. In this study, we conducted reverse Monte Carlo modeling on X-ray diffraction patterns and neutron pair distribution functions of the hydrogen-absorbed and desorbed samples of a V$$_{0.10}$$Ti$$_{0.36}$$Cr$$_{0.54}$$ alloy to analyze the variations in the local structure. The local structure surrounding the hydrogen atom in the hydrogen-absorbed phase exhibited minimal changes. In contrast, hydrogen occupied both tetrahedral and octahedral sites of the hydrogen-desorbed phase almost equally during the early cycles; however, the amount of hydrogen occupying the tetrahedral sites increased with the number of cycles.

論文

Development of a non-destructive depth-selective quantification method for sub-percent carbon contents in steel using negative muon lifetime analysis

二宮 和彦*; 久保 謙哉*; 稲垣 誠*; 吉田 剛*; Chiu, I.-H.; 工藤 拓人*; 浅利 駿介*; 千徳 佐和子*; 竹下 聡史*; 下村 浩一郎*; et al.

Scientific Reports (Internet), 14, p.1797_1 - 1797_8, 2024/01

https://doi.org/10.1038/s41598-024-52255-5
 被引用回数：0

鋼の特性を決める上で重要な鋼中のC量は、鋼の生産技術に大きく左右される。このため、ミュオンを使って鋼のC含有量を非破壊で測定する新しい方法を提案する。この方法は、生産中の鋼の品質管理だけでなく、貴重な鋼製考古学的遺物の分析にも使えるかもしれない。負の電荷を持つミュオンは原子系を形成し、最終的には核に吸収されるか電子に崩壊する。ミュオンの寿命は、Fe原子かC原子に捕らわれるかによってかなり違い、ミュオン停止位置での元素含有量をミュオン寿命測定で特定できる。C/Feのミュオン捕獲確率とCの元素含有量の関係は直線的で、ミュオン寿命測定で鋼のC含有量を定量的に決められる。さらに、ミュオンの入射エネルギーを調整して、0.5mm厚の3種類の鋼板からなる積層サンプルの各層でミュオンを停止させ、0.20-1.03wt%の範囲でC含有量を深さ選択的に、サンプルを壊さずに決定することに成功した。

報告書

遮蔽不要な臨界近接監視システム用ダイヤモンド中性子検出器の要素技術開発(委託研究); 令和4年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業

廃炉環境国際共同研究センター; 高エネルギー加速器研究機構*

JAEA-Review 2023-020, 90 Pages, 2023/12

JAEA-Review-2023-020.pdf:6.59MB

日本原子力研究開発機構(JAEA)廃炉環境国際共同研究センター(CLADS)では、令和4年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業(以下、「本事業」という)を実施している。本事業は、東京電力ホールディングス株式会社福島第一原子力発電所の廃炉等を始めとした原子力分野の課題解決に貢献するため、国内外の英知を結集し、様々な分野の知見や経験を、従前の機関や分野の壁を越えて緊密に融合・連携させた基礎的・基盤的研究及び人材育成を推進することを目的としている。平成30年度の新規採択課題から実施主体を文部科学省からJAEAに移行することで、JAEAとアカデミアとの連携を強化し、廃炉に資する中長期的な研究開発・人材育成をより安定的かつ継続的に実施する体制を構築した。本研究は、令和2年度に採択された研究課題のうち、「遮蔽不要な臨界近接監視システム用ダイヤモンド中性子検出器の要素技術開発」の令和2年度から令和4年度分の研究成果について取りまとめたものである。本研究では、高$$gamma$$線環境下(1kGy/h)で動作し、高感度中性子検出感度(数count/nv)を持つ軽量で遮蔽不要な深い未臨界モニターを実現するための要素技術開発を行った。開発要素はダイヤモンドを使用した中性子検出素子、耐放射線集積回路6種類とそれら要素を搭載するモジュール複数枚を開発し、目標性能を確認し当初の目的を達成しただけでなく、6cm径ドライチューブに挿入可能な中性子検出器のモックアップを開発し中性子測定動作実証も行い、予定通りの性能を確認した。まず我々は炉内体系が不明である場合に確実に使用可能な未臨界解析手法としてファインマン$$alpha$$法を選択し、"$$gamma$$線計測数対中性子計測数の比を1未満に抑えること"を明らかにし、この仕様を満たす中性子検出器のデザインと要素技術の研究開発を推進した。この研究開発を通して、ダイヤモンド検出素子は1kGy/h環境下でも安定動作すること、中性子感度も1cm$$^{2}$$あたり0.015cps/nvであることを確認し、実用化可能であることを実証した。また開発した全ての信号処理用集積回路は、積分照射線量1MGyまで動作確認を行い、これらの要素技術を組み合わせ1kGy/hの$$gamma$$線バックグラウンド環境下での動作試験及び中性子検出試験を行い必要な性能を持っていることも確認した。

論文

Water fraction dependence of the aggregation behavior of hydrophobic fluorescent solutes in water-tetrahydrofuran

辻 勇人*; 中畑 雅樹*; 菱田 真史*; 瀬戸 秀紀*; 元川 竜平; 井上 大傑*; 江川 泰暢*

Journal of Physical Chemistry Letters (Internet), 14(49), p.11235 - 11241, 2023/12

https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.3c02882
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Chemistry, Physical)

This work investigates the water-fraction dependence of the aggregation behavior of hydrophobic solutes in water-tetrahydrofuran (THF) and the elucidation of the role of THF using fluorescence microscopy, dynamic light scattering, neutron and X-ray scattering, as well as photoluminescence measurements. Based on the obtained results, the following model is proposed: hydrophobic molecules are molecularly dispersed in the low-water-content region (10-20 vol %), while they form mesoscopic particles upon increasing the water fraction to $$sim$$30 vol percent. This abrupt change is due to the composition fluctuation of the water-THF binary system to form hydrophobic areas in THF, followed by THF-rich droplets where hydrophobic solutes are incorporated and form loose aggregates. Further increasing the water content prompts the desolvation of THF, which decreases the particle size and generates tight aggregates of solute molecules. This model is consistent with the luminescence behavior of the solutes and will be helpful to control the aggregation state of hydrophobic solutes in various applications.

論文

In situ neutron imaging of lithium-ion batteries during heating to thermal runaway

野崎 洋*; 近藤 広規*; 篠原 武尚; 瀬戸山 大吾*; 松本 吉弘*; 佐々木 厳*; 伊勢川 和久*; 林田 洋寿*

Scientific Reports (Internet), 13, p.22082_1 - 22082_8, 2023/12

https://doi.org/10.1038/s41598-023-49399-1
 被引用回数：0 パーセンタイル：0(Multidisciplinary Sciences)

Lithium ion batteries (LIBs) have become essential components that power most current technologies, thus making various safety evaluations necessary to ensure their safe use. Heating tests remain the most prominent source of safety issues. However, information on the phenomena occurring inside batteries during heating has remained inaccessible. In this study, we demonstrate the first in situ neutron imaging method to observe the internal structural deformation of LIBs during heating. We developed an airtight Al chamber specially designed to prevent radioactive contamination during in situ neutron imaging. We successfully observed the liquid electrolyte fluctuation inside a battery sample and the deformation of the protective plastic film upon heating up to thermal runaway.

論文

Magnetic ordering and structural phase transitions of Nd$$_{3}$$$$T$$$$_{4}$$Sn$$_{13}$$ ($$T$$ = Rh and Ir)

下田 愛海*; 岩佐 和晃*; 桑原 慶太郎*; 佐賀山 基*; 中尾 裕則*; 石角 元志*; 大原 高志; 中尾 朗子*; 星川 晃範*; 石垣 徹*

JPS Conference Proceedings (Internet), 38, p.011091_1 - 011091_6, 2023/05

https://doi.org/10.7566/JPSCP.38.011091

Synchrotron X-ray diffraction study revealed that Nd$$_{3}$$$$T$$$$_{4}$$Sn$$_{13}$$ ($$T$$ = Rh and Ir) undergo structural phase transitions characterized by the wave vector $$q$$$$_{rm L}$$=(1/2,1/2,0). Neutron diffraction study revealed antiferromagnetic ordering below $$T$$$$_{rm N}$$ = 1.65 and 1.42 K for Nd$$_{3}$$Rh$$_{4}$$Sn$$_{13}$$ and Nd$$_{3}$$Ir$$_{4}$$Sn$$_{13}$$, respectively, which is similar to that previously reported for Nd$$_{3}$$Co$$_{4}$$Sn$$_{13}$$. These compounds show a magnetic susceptibility saturation behavior below approximately 3 K. The results indicate emergence of anomalous electronic correlation in Nd$$_{3}$$$$T$$$$_{4}$$Sn$$_{13}$$ ($$T$$ = Co, Rh, and Ir) above $$T$$$$_{rm N}$$.

論文

Status of POP demonstration of 400 MeV H$$^{-}$$ laser stripping at J-PARC RCS

Saha, P. K.; 原田 寛之; 金正 倫計; 米田 仁紀*; 道根 百合奈*; 佐藤 篤*; 柴田 崇統*

Proceedings of 19th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.272 - 276, 2023/01

https://www.pasj.jp/web_publish/pasj2022/proceedings/PDF/TUP0/TUP003.pdf

To eliminate the issues and practical limitations associated with a stripper foil used in a proton accelerator for the charge-exchange injection of H$$^{-}$$ beam, we are preparing for a POP (proof-of-principle) demonstration of foil-less H$$^{-}$$ charge-exchange injection by using only lasers at J-PARC. A prototype YAG laser system has been developed and keep continuing its upgrade through experimental studies of 3 MeV H$$^{-}$$ neutralization. To sufficiently reduce the seed laser energy, we have also developed a multi-reflection laser cavity system, which has as many as 32 reflections overlapped at the interaction point of the ion beam. In 2022, we have obtained nearly 20% flat neutralization for over 40 $$mu$$s of the ion beam. In addition, the spot neutralization (estimated from the fraction overlap with the ion beam due to a tiny laser spot) was obtained to be nearly 100%. This implies the significant merit of the cavity to reduce the seed laser power. The POP demonstration of 400 MeV H$$^{-}$$ stripping will be started in 2023.

報告書

遮蔽不要な臨界近接監視システム用ダイヤモンド中性子検出器の要素技術開発(委託研究); 令和3年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業

廃炉環境国際共同研究センター; 高エネルギー加速器研究機構*

JAEA-Review 2022-031, 89 Pages, 2022/12

JAEA-Review-2022-031.pdf:8.45MB

日本原子力研究開発機構(JAEA)廃炉環境国際共同研究センター(CLADS)では、令和3年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業(以下、「本事業」という)を実施している。本事業は、東京電力ホールディングス株式会社福島第一原子力発電所の廃炉等を始めとした原子力分野の課題解決に貢献するため、国内外の英知を結集し、様々な分野の知見や経験を、従前の機関や分野の壁を越えて緊密に融合・連携させた基礎的・基盤的研究及び人材育成を推進することを目的としている。平成30年度の新規採択課題から実施主体を文部科学省からJAEAに移行することで、JAEAとアカデミアとの連携を強化し、廃炉に資する中長期的な研究開発・人材育成をより安定的かつ継続的に実施する体制を構築した。本研究は、研究課題のうち、令和2年度に採択された「遮蔽不要な臨界近接監視システム用ダイヤモンド中性子検出器の要素技術開発」の令和3年度の研究成果について取りまとめたものである。本研究は、遮蔽不要な臨界近接監視モニター用中性子検出器の要素技術を開発することを目的としている。実機は軽量かつ最大1kGy/hの高$$gamma$$線環境下で数cps/nvの中性子検出感度が要求される。本研究では、炉雑音解析法からの要請を基にダイヤモンド中性子検出素子と耐放射線性集積回路技術を用いた信号処理・データ転送用集積回路を使用した計測要素を試作し、実機開発に必要なデータを取得する。また実機の使用を想定した臨界近接評価手法の検討も行う。令和3年度は、未臨界度測定手法についてFeynman-$$alpha$$法により$$gamma$$線計数/中性子計数の割合$$<$$1の条件であれば、即発中性子減衰定数を測定できる見込みを得た。またシミュレーションにより定量評価を行い千個程度の中性子検出素子によって目標が達成されることを確認し、中性子検出素子の動作も確認した。これら検出素子の信号を高速で処理する1MGyまで動作する信号処理集積回路と512個検出素子が搭載できる基板を開発し集積回路を実装し全体の動作を確認した。1kGy/hの高$$gamma$$線バックグランド下で動作するダイヤモンド検出素子に関しても、ダイヤモンド膜製造プロセス、電極生成プロセス等の改良により0.864kGy/hでの動作を確認した。

論文

Cr doping-induced ferromagnetism in the spin-glass Cd$$_{1-x}$$Mn$$_x$$Te studied by X-ray magnetic circular dichroism

Verma, V.*; 坂本 祥哉*; 石川 弘一郎*; Singh, V. R.*; 石上 啓介*; 芝田 悟朗; 門野 利治*; 小出 常晴*; 黒田 真司*; 藤森 淳*

Physica B; Condensed Matter, 642, p.414129_1 - 414129_5, 2022/10

https://doi.org/10.1016/j.physb.2022.414129
 被引用回数：4 パーセンタイル：53.42(Physics, Condensed Matter)

The prototypical diluted magnetic semiconductor Cd$$_{1-x}$$Mn$$_x$$Te is a spin glass ($$x < 0.6$$) or an antiferromagnet ($$x > 0.6$$) but becomes ferromagnetic upon doping with a small amount of Cr atoms. To investigate the origin of the ferromagnetism in Cd$$_{1-x-y}$$Mn$$_x$$Cr$$_y$$Te, we have studied its element specific magnetic properties by X-ray absorption spectroscopy (XAS) and X-ray magnetic circular dichroism (XMCD). Measured XAS and XMCD spectra indicate that both Cr and Mn atoms are divalent and that the magnetic moments of Cr and Mn are aligned parallel. By analyzing the element-specific magnetization curves, we conclude that Cr doping leads to the formation of ferromagnetic or superparamagnetic clusters consisting of several Cr ions surrounded by a much larger number of Mn ions.

論文

Measurement of differential cross sections for $$Sigma^+ p$$ elastic scattering in the momentum range 0.44-0.80 GeV/c

七村 拓野; 藤田 真奈美; 長谷川 勝一; 市川 真也; 市川 裕大; 今井 憲一*; 成木 恵; 佐藤 進; 佐甲 博之; 田村 裕和; et al.

Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2022(9), p.093D01_1 - 093D01_35, 2022/09

https://doi.org/10.1093/ptep/ptac101
 被引用回数：5 パーセンタイル：67.44(Physics, Multidisciplinary)

We performed a novel $$Sigma^+p$$ scattering experiment at the J-PARC Hadron Experimental Facility. Approximately 2400 $$Sigma^+p$$ elastic scattering events were identified from $$4.9 times 10^7$$ tagged $$Sigma^+$$ particles in the $$Sigma^+$$ momentum range 0.44 - 0.80 GeV/c. The differential cross sections of the $$Sigma^+p$$ elastic scattering were derived with much better precision than in previous experiments. The obtained differential cross sections were approximately 2 mb/sr or less, which were not as large as those predicted by the fss2 and FSS models based on the quark cluster model in the short-range region. By performing phase-shift analyses for the obtained differential cross sections, we experimentally derived the phase shifts of the $$^3S_1$$ and $$^1P_1$$ channels for the first time. The phase shift of the 3S1 channel, where a large repulsive core was predicted owing to the Pauli effect between quarks, was evaluated to be $$20^circ<|delta_{^3S_1}|<35^circ$$. If the sign of $$delta_{^3S_1}$$ is assumed to be negative, the interaction in this channel is moderately repulsive, as the Nijmegen extended-sort-core models predicted.

論文

Axial U(1) symmetry at high temperatures in $$N_f=2+1$$ lattice QCD with chiral fermions

青木 慎也*; 青木 保道*; 深谷 英則*; 橋本 省二*; 金森 逸作*; 金児 隆志*; 中村 宜文*; Rohrhofer, C.*; 鈴木 渓

Proceedings of Science (Internet), 396, p.332_1 - 332_7, 2022/07

https://doi.org/10.22323/1.396.0332

高温QCDにおける軸性U(1)異常の振る舞いはQCDの相図を理解するために重要である。JLQCD Collaborationによる以前の研究では、ドメインウォール・フェルミオンや(再重み付け法によって得られる)オーバーラップ・フェルミオンのような動的なカイラルフェルミオンを用いて2フレーバーQCDの高温相のシミュレーションを行った。本研究では、このシミュレーションを2+1フレーバー動的クォークを含む系へと拡張する。ここで、アップ、ダウン、ストレンジクォークは物理点近傍の質量をとし、2+1フレーバーQCDの擬臨界温度近傍、あるいはやや高い温度でシミュレーションを行う。本講演では、このシミュレーションから得られたディラックスペクトル、トポロジカル感受率、軸性U(1)感受率、ハドロン相関関数の結果を報告する。

論文

What is chiral susceptibility probing?

青木 慎也*; 青木 保道*; 深谷 英則*; 橋本 省二*; Rohrhofer, C.*; 鈴木 渓

Proceedings of Science (Internet), 396, p.050_1 - 050_9, 2022/07

https://doi.org/10.22323/1.396.0050

量子色力学(QCD)の黎明期においては、グルーオン場のトポロジカルな励起を通して軸性U(1)異常が$$SU(2)_Ltimes SU(2)_R$$カイラル対称性の破れのトリガーとなることが期待されていた。しかし、そのような効果を格子シミュレーションを用いて定量的に検証することは近年まで困難であった。本研究では、格子上でのカイラル対称性を厳密に保つフェルミオン定式化を用いて、QCDの高温領域の数値シミュレーションを行った。このシミュレーションでは、格子上のカイラル対称性が満たされていることにより、スカラーおよび擬スカラーチャネルの感受率の中から軸性U(1)対称性の破れに起因する寄与を分離することが可能となる。2フレーバーQCDにおける結果は、$$Tge 165$$ MeVの温度領域におけるカイラル感受率が、軸性U(1)対称性の破れによって支配されていることを示唆している。

論文

Role of the axial $$U(1)$$ anomaly in the chiral susceptibility of QCD at high temperature

青木 慎也*; 青木 保道*; 深谷 英則*; 橋本 省二*; Rohrhofer, C.*; 鈴木 渓

Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2022(2), p.023B05_1 - 023B05_12, 2022/02

https://doi.org/10.1093/ptep/ptac001
 被引用回数：8 パーセンタイル：81.66(Physics, Multidisciplinary)

量子色力学(QCD)におけるカイラル対称性の自発的破れに関する相転移(カイラル相転移)の秩序変数は「カイラル凝縮」であるが、これと関係した量として、カイラル凝縮をクォーク質量で一階微分して得られる「カイラル感受率」という量が知られており、カイラル相転移を示唆する量の一つとしてこれまでしばしば注目されてきた。しかし、カイラル凝縮やカイラル感受率は軸性$$U(1)$$対称性の破れとも関係しており、その詳細は未だ明らかでない。本論文は、相転移温度近傍におけるカイラル感受率の振る舞いを調べ、軸性$$U(1)$$対称性の破れがカイラル感受率にどのように寄与しているかを明らかにすることを目的とする。具体的には、カイラル感受率をディラック演算子の固有値分解を用いた形式で表すことにより、軸性$$U(1)$$対称性の破れと他の寄与を分離する手法を用いた。2フレーバー格子QCDシミュレーションの結果は、$$Tgeq 190$$MeVの温度領域におけるカイラル感受率が、軸性$$U(1)$$対称性の破れに大きく支配されていることを示唆している。特に、connected partは軸性$$U(1)$$感受率に、disconnected partはトポロジカル感受率と呼ばれる量によって支配されることが分かった。

報告書

先端計測技術の融合で実現する高耐放射線燃料デブリセンサーの研究開発(委託研究); 令和2年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業

廃炉環境国際共同研究センター; 高エネルギー加速器研究機構*

JAEA-Review 2021-042, 115 Pages, 2022/01

JAEA-Review-2021-042.pdf:5.18MB

日本原子力研究開発機構(JAEA)廃炉環境国際共同研究センター(CLADS)では、令和2年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業(以下、「本事業」という)を実施している。本事業は、東京電力ホールディングス株式会社福島第一原子力発電所の廃炉等をはじめとした原子力分野の課題解決に貢献するため、国内外の英知を結集し、様々な分野の知見や経験を、従前の機関や分野の壁を越えて緊密に融合・連携させた基礎的・基盤的研究及び人材育成を推進することを目的としている。平成30年度の新規採択課題から実施主体を文部科学省からJAEAに移行することで、JAEAとアカデミアとの連携を強化し、廃炉に資する中長期的な研究開発・人材育成をより安定的かつ継続的に実施する体制を構築した。本研究は、研究課題のうち、平成30年度に採択された「先端計測技術の融合で実現する高耐放射線燃料デブリセンサーの研究開発」の平成30年度から令和2年度の研究成果について取りまとめたものである。本課題は令和2年度が最終年度となるため3年度分の成果を取りまとめた。本研究は、冠水した燃料デブリの分布状況及び臨界性を「その場」で測定・分析することを目的として、小型のダイヤモンド中性子センサーと、回路設計により耐放射線性を向上した集積回路を開発して中性子計測システムを構築し、マルチフェイズドアレイ・ソナーや表層下部音波探査装置(SBP)とともに、ROV(日英共同研究で開発)に設置し、PCV模擬水槽で実証試験を行う。

報告書

遮蔽不要な臨界近接監視システム用ダイヤモンド中性子検出器の要素技術開発(委託研究); 令和2年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業

廃炉環境国際共同研究センター; 高エネルギー加速器研究機構*

JAEA-Review 2021-038, 65 Pages, 2022/01

JAEA-Review-2021-038.pdf:4.42MB

日本原子力研究開発機構(JAEA)廃炉環境国際共同研究センター(CLADS)では、令和2年度英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業(以下、「本事業」という)を実施している。本事業は、東京電力ホールディングス株式会社福島第一原子力発電所の廃炉等をはじめとした原子力分野の課題解決に貢献するため、国内外の英知を結集し、様々な分野の知見や経験を、従前の機関や分野の壁を越えて緊密に融合・連携させた基礎的・基盤的研究及び人材育成を推進することを目的としている。平成30年度の新規採択課題から実施主体を文部科学省からJAEAに移行することで、JAEAとアカデミアとの連携を強化し、廃炉に資する中長期的な研究開発・人材育成をより安定的かつ継続的に実施する体制を構築した。本研究は、研究課題のうち、令和2年度に採択された「遮蔽不要な臨界近接監視システム用ダイヤモンド中性子検出器の要素技術開発」の令和2年度の研究成果について取りまとめたものである。本研究は、遮蔽不要な臨界近接監視モニター用中性子検出器の要素技術を開発することを目的としている。実機は軽量かつ最大1kGy/hの高$$gamma$$線環境下で数cps/nvの中性子検出感度が要求される。本研究では、炉雑音解析法からの要請を基にダイヤモンド中性子検出素子と耐放射線性集積回路技術を用いた信号処理・データ転送用集積回路を使用した計測要素を試作し、実機開発に必要なデータを取得する。また実機の使用を想定した臨界近接評価手法の検討も行う。令和2年度は、耐放射線トランジスタの開発、臨界近接監視システムの設計、信号処理・データ転送用集積回路の設計を行い令和3年度での製作と評価に備えた。中性子検出素子に関しては中性子検出用ダイヤモンド素子の中性子検出効率および高$$gamma$$線環境下での動作について評価を開始した。

論文

Study of $$e^+e^-to Upsilon(rm1S,2S)eta$$ and $$e^+e^-to Upsilon(rm 1S)eta^{prime}$$ at $$sqrt{s}=10.866$$ GeV with the Belle detector

Kovalenko, E.*; 谷田 聖; Belle Collaboration*; 他181名*

Physical Review D, 104(11), p.112006_1 - 112006_12, 2021/12

https://doi.org/10.1103/PhysRevD.104.112006
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Astronomy & Astrophysics)

We report the first observation of the processes $$e^+e^-toUpsilon(rm 1S,2S)eta$$ at $$sqrt{s}$$=10.866 GeV with a $$10.2sigma$$ and $$16.5sigma$$ significance respectively. The measured Born cross sections are $$sigma(e^+e^- to Upsilon(2S)eta)=2.07 pm 0.21 pm 0.19$$ pb, and $$sigma(e^+e^- to Upsilon(rm 1S)eta)=0.42 pm 0.08 pm 0.04$$ pb. We also set the upper limit on the cross section of the process $$e^+e^- to Upsilon(rm 1S)eta^{prime}$$ to be $$sigma(e^+e^- to Upsilon(rm 1S)eta^{prime}) < 0.035$$~pb at $$90%$$ CL. The results are obtained with the data sample collected with the Belle detector at the KEKB asymmetric-energy $$e^+e^-$$ collider in the energy range from 10.63 GeV to 11.02 GeV.

論文

Measurements of $$q^2$$ moments of inclusive $$B rightarrow X_c ell^+ nu_{ell}$$ decays with hadronic tagging

van Tonder, R.*; 谷田 聖; Belle Collaboration*; 他202名*

Physical Review D, 104(11), p.112011_1 - 112011_32, 2021/12

https://doi.org/10.1103/PhysRevD.104.112011
 被引用回数：10 パーセンタイル：65.5(Astronomy & Astrophysics)

We present the measurement of the first to fourth order moments of the four-momentum transfer squared, $$q^2$$, of inclusive $$B rightarrow X_c ell^+ nu_{ell}$$ decays using the full Belle data set of 711 $$mathrm{fb}^{-1}$$ of integrated luminosity at the $$Upsilon(4S)$$ resonance where $$ell = e, mu$$. The determination of these moments and their systematic uncertainties open new pathways to determine the absolute value of the CKM matrix element $$V_{cb}$$ using a reduced set of matrix elements of the heavy quark expansion. In order to identify and reconstruct the $$X_c$$ system, we reconstruct one of the two $$B$$-mesons using machine learning techniques in fully hadronic decay modes. The moments are measured with progressively increasing threshold selections on $$q^2$$ starting with a lower value of 3.0 $$mathrm{GeV}^2$$ in steps of 0.5 $$mathrm{GeV}^2$$ up to a value of 10.0 $$mathrm{GeV}^2$$. The measured moments are further unfolded, correcting for reconstruction and selection effects as well as QED final state radiation. We report the moments separately for electron and muon final states and observe no lepton flavor universality violating effects.

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