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論文

In-beam $$gamma$$-ray spectroscopy of $$^{35}$$Mg via knockout reactions at intermediate energies

籾山 悟至*; Doornenbal, P.*; Scheit, H.*; 武内 聡*; 新倉 潤*; 青井 考*; Li, K.*; 松下 昌史*; Steppenbeck, D.*; Wang, H.*; et al.

Physical Review C, 96(3), p.034328_1 - 034328_8, 2017/09

 被引用回数:2 パーセンタイル:72.32(Physics, Nuclear)

理化学研究所の不安定核実験施設RIBFにて、中性子過剰核$$^{35}$$Mgの励起状態を$$^{36}$$Mgおよび$$^{37}$$Alからのノックアウト反応によって生成し、そこからの脱励起$$gamma$$線を観測した。$$^{35}$$Mgは中性子数20魔法数が消滅するとされる「逆転の島」と呼ばれる領域に含まれると考えられており、また、奇核であることから、一粒子状態と集団的状態が結合した興味深い核構造が出現すると期待されている。この実験によって、206keV, 443keV, 616keV, 670keVの4本の$$gamma$$線を観測し、これらを全て基底状態へ脱励起する$$gamma$$線であると仮定して励起準位を構成した。この準位構造、ノックアウト反応の断面積、移行運動量分布を殻模型計算および反対称化分子動力学計算と比較した。二つの計算は、基底状態近傍の高い準位密度などいくつかの特徴的な核構造を再現することに成功し、$$^{35}$$Mgは「逆転の島」に含まれるという描像と無矛盾であることがわかった。

論文

Low-$$Z$$ shore of the "island of inversion" and the reduced neutron magicity toward $$^{28}$$O

Doornenbal, P.*; Scheit, H.*; 武内 聡*; 宇都野 穣; 青井 考*; Li, K.*; 松下 昌史*; Steppenbeck, D.*; Wang, H.*; 馬場 秀忠*; et al.

Physical Review C, 95(4), p.041301_1 - 041301_5, 2017/04

AA2017-0008.pdf:0.46MB

 被引用回数:5 パーセンタイル:23.71(Physics, Nuclear)

中性子数20の魔法数は$$^{32}$$Mg近傍の中性子過剰核領域で消失することが知られており、その一群の原子核は核図表における「反転の島」と呼ばれている。陽子数が10よりも小さな原子核が反転の島に含まれるかどうかを示す実験的証拠はこれまでなかった。この研究では、理化学研究所RIビームファクトリー(理研RIBF)にて生成された中性子過剰核$$^{29}$$Fのインビーム$$gamma$$線分光から、$$^{29}$$Fの第一励起状態を初めて観測することに成功した。その励起エネルギーは1080(80)keVであり、中性子数20魔法数を仮定した計算による励起エネルギーの値である約3MeVよりも著しく小さいことから、この魔法数が消滅していることが明らかとなった。大規模殻模型計算によって励起エネルギーの実験値を再現することに成功するとともに、$$^{29}$$Fの基底状態および第一励起状態は中性子が2個殻ギャップから励起した状態によって支配されることがわかった。この第一励起状態は$$^{28}$$Oの第一励起状態に$$d_{5/2}$$軌道を占める陽子を結合させた状態が主であり、そのエネルギーが低いことから、$$^{28}$$Oは二重閉殻構造をもたないと考えられる。

論文

Intruder configurations in the ground state of $$^{30}$$Ne

Liu, H. N.*; Lee, J.*; Doornenbal, P.*; Scheit, H.*; 武内 聡*; 青井 考*; Li, K. A.*; 松下 昌史*; Steppenbeck, D.*; Wang, H.*; et al.

Physics Letters B, 767, p.58 - 62, 2017/04

AA2016-0554.pdf:0.67MB

 被引用回数:7 パーセンタイル:18.72(Astronomy & Astrophysics)

理化学研究所のRIBFにて、中性子過剰核$$^{30}$$Neビームを生成し、それを用いた$$^{12}$$C($$^{30}$$Ne, $$^{29}$$Ne+$$gamma$$)$$X$$陽子ノックアウト反応にて$$^{29}$$Neの励起状態を調べた。また、運動量分布も調べることにより、生成された状態のスピン・パリティを推定した。得られた励起準位の構造は、中性子数20が魔法数であると仮定したものとは大きく異なり、この原子核で侵入者配位(殻ギャップを超えて励起した状態)が基底状態および低励起状態が支配的となっていることがわかった。$$sd$$殻と$$pf$$殻の下半分の軌道を取り入れた大規模殻模型計算はこうした準位構造の性質自体は再現するものの、より定量的な一致を得るには$$pf$$殻を完全に取り入れた計算が必要であることがわかった。

論文

Asymmetry dependence of reduction factors from single-nucleon knockout of $$^{30}$$Ne at $$sim$$ 230 MeV/nucleon

Lee, J.*; Liu, H.*; Doornenbal, P.*; 木村 真明*; 蓑茂 工将*; 緒方 一介*; 宇都野 穣; 青井 考*; Li, K.*; 松下 昌史*; et al.

Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2016(8), p.083D01_1 - 083D01_7, 2016/08

AA2016-0230.pdf:0.16MB

 被引用回数:3 パーセンタイル:52.65(Physics, Multidisciplinary)

高速不安定核ビームのノックアウト反応は、不安定核の一粒子状態を調べるのによく用いられている反応である。しかし、ノックアウト反応から反応理論を通じて得られた分光学的因子は、殻模型などの核構造模型から得られるものに比べて一様に減少しており、その減少因子は核子の分離エネルギーに強く依存するという不思議な性質があることが知られている。そのメカニズムはまだ完全には理解されていない。従来の研究では、核子あたり約120MeV程度のビームを使って減少因子が測定されてきた。本研究では、理化学研究所にて、核子あたり200MeV以上のより高速なビームを用いて、$$^{30}$$Neからの一中性子および一陽子ノックアウト反応を調べた。そこで得られた減少因子を殻模型や反対性分子動力学による核構造計算を用いて導いたところ、従来研究と同様の減少因子があることがわかった。

論文

Factors controlling the spatiotemporal variation of $$^{137}$$Cs in seabed sediment off the Fukushima coast; Implications from numerical simulations

三角 和弘*; 津旨 大輔*; 坪野 孝樹*; 立田 穣*; 青山 道夫*; 小林 卓也; 広瀬 勝己*

Journal of Environmental Radioactivity, 136, p.218 - 228, 2014/10

 被引用回数:11 パーセンタイル:45.16(Environmental Sciences)

福島第一原子力発電所事故から1年間の海底堆積物中のCs-137($$^{137}$$Cs)の時空間変動の支配要因について数値シミュレーションを用いて調べた。数値モデルは$$^{137}$$Csの底層水と堆積物間の輸送過程を吸着と脱着により考慮した。モデルは堆積物中の観測された$$^{137}$$Cs濃度の時空間変動を再現することに成功した。堆積物中の$$^{137}$$Csの空間分布は堆積物直上の底層水中に含まれる$$^{137}$$Cs濃度の履歴と堆積物の粒径によって主に反映され、事故発生から数か月で形成された。モニタリング測点が位置する沖合海域における堆積物中$$^{137}$$Csのインベントリーは10$$^{13}$$Bqのオーダーであった。これは既往の観測による推定値と同程度であった。福島第一原子力発電所近傍の値も考慮すると、福島沿岸の堆積物中$$^{137}$$Csの総インベントリーは10$$^{14}$$Bqのオーダーとなった。

論文

Observation of a $$p$$-wave one-neutron halo configuration on $$^{37}$$Mg

小林 信之*; 中村 隆司*; 近藤 洋介*; Tostevin, J. A.*; 宇都野 穣; 青井 考*; 馬場 秀忠*; Barthelemy, R.*; Famiano, M. A.*; 福田 直樹*; et al.

Physical Review Letters, 112(24), p.242501_1 - 242501_5, 2014/06

 被引用回数:45 パーセンタイル:6.04(Physics, Multidisciplinary)

軽い中性子過剰核では束縛線限界近くにハローと呼ばれる1あるいは2中性子が空間的に非常に広がった構造を持つことが知られているが、重くなってくると一般に軌道角運動量が大きくなり、変形も発達するためハローが存在するかどうかは不明だった。本論文では、非常に中性子過剰なマグネシウム同位体$$^{37}$$Mgの核力およびクーロン分解反応実験を理化学研究所RIBFにて行い、マグネシウム同位体でも$$p$$波と考えられるハローを持つことを初めて明らかにした。本実験では、炭素標的と鉛標的の断面積の差から、ハロー構造に敏感なクーロン力による分解反応の断面積を引き出すとともに、脱励起$$gamma$$線の測定によって、$$^{36}$$Mgの基底状態へ遷移する断面積も引き出した。実験値を大規模殻模型計算の結果と比較したところ、$$^{37}$$Mgの基底状態は$$^{36}$$Mgの基底状態に$$p$$波中性子が付いた波動関数が40%程度占め、その$$p$$波成分がハロー構造を生み出していることがわかった。

論文

Rotational level structure of sodium isotopes inside the "island of inversion"

Doornenbal, P.*; Scheit, H.*; 武内 聡*; 宇都野 穣; 青井 考*; Li, K.*; 松下 昌史*; Steppenbeck, D.*; Wang, H.*; 馬場 秀忠*; et al.

Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2014(5), p.053D01_1 - 053D01_9, 2014/05

 被引用回数:7 パーセンタイル:38.92(Physics, Multidisciplinary)

理化学研究所RIBFにて、中性子過剰ナトリウム同位体$$^{33,34,35}$$Naのエネルギー準位を測定した。中性子数20領域の中性子過剰核は、中性子数20の魔法数が消滅し、大きく変形することが知られているが、その領域がどの程度の中性子数まで続くのかは明らかになっていない。本実験によって、$$^{35}$$Naの励起準位を初めて測定し、$$^{33}$$Naに近いエネルギー準位を持つことを明らかにした。また、$$sd$$殻に$$f_{7/2}$$軌道および$$p_{3/2}$$軌道を加えた大きな模型空間を用いて計算した殻模型計算によって、これらの中性子過剰核のエネルギー準位をよく再現することができた。これらの準位の電磁行列要素の計算から、$$^{35}$$Naも大きく変形していることがわかり、「逆転の島」と呼ばれる中性子数20の魔法数が消滅する領域に含まれることが明らかになった。

論文

Deformation-driven $$p$$-wave halos at the drip-line; $$^{31}$$Ne

中村 隆司*; 小林 信之*; 近藤 洋介*; 佐藤 義輝*; Tostevin, J. A.*; 宇都野 穣; 青井 考*; 馬場 秀忠*; 福田 直樹*; Gibelin, J.*; et al.

Physical Review Letters, 112(14), p.142501_1 - 142501_5, 2014/04

 被引用回数:28 パーセンタイル:11.87(Physics, Multidisciplinary)

理化学研究所RIBFを用いて中性子過剰核$$^{31}$$Neの1中性子分離反応実験を行い、理論計算との比較から、$$^{31}$$Neが$$p$$波ハロー(一部の中性子が核内に局在せず、空間的に極めて広がっていること)を持つことを明らかにした。この実験では、ターゲットとしてクーロン分離反応が優位な鉛と核力分離反応が優位な炭素の両方を用いるとともに、脱励起$$gamma$$線も測定することによって、包括的な断面積のみならず、$$^{30}$$Neの基底状態への直接遷移のクーロン分解断面積を決めることに成功した。その実験結果を殻模型計算と比較した結果、$$^{31}$$Neの基底状態は、$$^{30}$$Neの基底状態に$$p$$波の中性子が付加されている確率が大きく、その中性子はハローになるという特異な構造を持つことがわかった。それは、変形による$$p$$波と$$f$$波の配位混合と、$$^{31}$$Neが極めて弱く束縛されていることの両面によるものであると考えられる。

論文

Halo structure of the island of inversion nucleus $$^{31}$$Ne

中村 隆司*; 小林 信之*; 近藤 洋介*; 佐藤 義輝*; 青井 考*; 馬場 秀忠*; 出口 茂樹*; 福田 直樹*; Gibelin, J.*; 稲辺 尚人*; et al.

Physical Review Letters, 103(26), p.262501_1 - 262501_4, 2009/12

 被引用回数:142 パーセンタイル:2.51(Physics, Multidisciplinary)

理化学研究所のRIBFにて中性子過剰核$$^{31}$$Neの1中性子分離反応の断面積を測定した。鉛ターゲットと炭素ターゲットの断面積を比較することにより、$$^{31}$$Neのクーロン分解反応断面積が540(70)mbと導出された。その断面積は通常の原子核の断面積と比べ非常に大きく、中性子が非常に弱く束縛されているハロー構造を示唆している。この原子核のクーロン分解断面積を直接ブレークアップ模型と殻模型で求めた波動関数の重なり(分光学的因子)を組合せることにより定量的に計算した結果、$$^{31}$$Ne核の最後の1個の中性子は、普通の軌道の順序である$$f_{7/2}$$ではなく$$p_{3/2}$$軌道を主に占め、$$p$$軌道の小さな軌道角運動量により一粒子ハローを形成していることが明らかとなった。

報告書

PATRASの地球シミュレータ用ソフトウェアCHIKAKU DYNAMICへの適用・評価

小林 穣*

JAERI-Data/Code 2002-016, 40 Pages, 2002/09

JAERI-Data-Code-2002-016.pdf:3.78MB

日本原子力研究所計算科学技術推進センターが開発してきたPATRASの非構造六面体格子の機能を理化学研究所が開発中の地球シミュレータ向けソフトウェアであるCHIKAKU SYSTEMに適用した。PATRASをCHIKAKU DYNAMICに適用するにあたり、分離要素に対応するとともに、あらたに2次元テンソル量表示機能とカラーバー表示機能を追加した。新機能に対応したPATRASをCHIKAKU DYNAMICに組み込んだ実時間可視化版を開発した。実時間可視化版には、AVSのUCD形式のデータを出力する機能も開発した。この可視化用データをもとに、ポスト可視化用のコードもあわせて開発した。開発した実時間版及びポスト可視化版コードを使用し、分離要素対応と2次元テンソル量表示がCHIKAKU DYNAMICの解析結果を可視化するうえで有効であることを確認した。あわせて、原研内の3種類の並列計算機で可視化速度を測定し、性能を評価した。

報告書

MNCP4BのMPI化及びMNBP4Bをもとにした並列BMTコードの開発

小林 穣*

JAERI-Data/Code 2000-022, p.85 - 0, 2000/03

JAERI-Data-Code-2000-022.pdf:2.83MB

日本原子力研究所計算科学技術推進センター(CCSE)では、これまで原子力分野の典型的なコードから構成されている並列ベンチマーク・テスト(BMT)コードを開発・整備してきている。これらのコード群は、計算機の性能を評価するのに有効であり、また利用者が性能評価結果を参照しながら類似コードを並列化することも可能である。CCSEで開発・登録されているBMTコードは数値計算法により分類されており、分子動力学、PIC法、有限差分法及び有限要素法コードである。今回、モンテカルロ法のコードが新たに並列BMTコードに追加された。モンテカルロ法の並列BMTコードのもととなるコードは原子力分やの粒子輸送問題で広く使用されているMCNPである。最新版であるMCNP4BのPVM版をもとにして、MPI版を作成し、原研内の4種類のスカラー並列計算機で性能測定を実施した。さらに、MPI版MCPN4Bをもとに、モンテカルロ法を用いた並列BMTコードの開発を行った。本コードは、解析対象により臨界計算と固定源問題の2種類用意している。

論文

Development of parallel BMT code based on MCNP4B

小林 穣*; 樋口 健二

Mathematics and Computation, Reactor Physics and Environmental Analysis in Nuclear Applications, 1, p.371 - 378, 1999/00

日本原子力研究所計算科学技術推進センター(CCSE)では原子力分野で典型的なコードから構成されている並列ベンチマーチテスト(BMT)コードを開発・整備している。これらのコード群は、計算機性能を見積もったり、利用者自身が自分自身のコードを並列化する際のガイダンスとして活用したりすることが可能である。数値解法で分類するとCCSEで開発・記録されているBMTコード群は分子動力学、PIC法、有限差分法及び有限要素法のコードである。モンテカルロ法のコードが新たに並列BMTコード群に追加された。本論文では、並列化された粒子輸送モンテカルロコードであるMCNP4B-BMTの開発及びCCSEに設置されている3種類のスカラー並列計算機での性能結果について述べる。

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