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中堂 博之; 横井 直人*; 松尾 衛; 針井 一哉*; 鈴木 淳*; 今井 正樹; 佐藤 正寛*; 前川 禎通*; 齊藤 英治*
Physical Review Letters, 134(13), p.130603_1 - 130603_5, 2025/04
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Physics, Multidisciplinary)A spin 1/2 is the simplest system that has been believed to support a single two-level quantum system, represented by a single resonance. We experimentally demonstrate that a spin-1/2 nucleus of 
F in C
F exhibits an extra resonance corresponding to the emergence of the states, by mechanically rotating a sample and a coil in nuclear magnetic resonance (NMR) measurements. On the basis of the Floquet formalism, we identify the emergence of the extra two-level state due to the temporal periodicity generated by the mechanical rotation (mechanical spin multiplexing) and derive an operator algebra analogous to the planar rotor algebra in an effective description of the system. The observed multiplexing allows a single spin 1/2 to carry more than two states and potentially enabling the processing of multiple quantum bits on a single spin.
巻内 崇彦*; 日置 友智*; 清水 祐樹*; 星 幸治郎*; Elyasi, M.*; 山本 慧; 横井 直人*; Serga, A. A.*; Hillebrands, B.*; Bauer, G. E. W.*; et al.
Nature Materials, 23(5), p.627 - 632, 2024/05
被引用回数：10 パーセンタイル：94.22(Chemistry, Physical)When excited, a magnetization in a magnet precesses around the field in an anticlockwise manner on a time scale governed by viscous magnetization damping, after which any information carried by the initial actuation seems to be lost. The damping appears to be a fundamental bottleneck for the use of magnets in information processing. Nevertheless, here we demonstrate recall of the magnetization-precession phase after times that far exceed the damping time scale by two orders of magnitude using dedicated two-colour microwave pump-and-probe experiments for a Y
Fe
O
microstructured film. Time- resolved magnetization state tomography confirms the magnetic persistent coherence (MPC) by revealing a double-exponential decay of the magnetization correlation. We attribute MPC to a feedback effect, viz. coherent coupling of the uniform precession with long-lived excitations at the minima of the spin-wave dispersion relation. Our finding liberates magnetic systems from the strong damping in nanostructures tyranny that limits their use in coherent information storage and processing.
竹内 佑甫*; 東城 順治*; Yamanaka, T.*; 中沢 雄河*; 飯沼 裕美*; 近藤 恭弘; 北村 遼; 森下 卓俊; Cicek, E.*; 恵郷 博文*; et al.
Proceedings of 31st International Linear Accelerator Conference (LINAC 2022) (Internet), p.562 - 564, 2022/10
J-PARCにおけるミューオンg-2/EDM実験のためのミューオンリニアックを開発中である。ミューオンリニアックは核磁気共鳴型電磁石を用いた小型ストレージリングに212MeVのミューオンビームを供給する。メッシュと円筒電極で構成される初段加速の後、ミューオンは4種類の高周波加速構造で加速される。ミューオンリニアックの設計を総合的に評価するために、General Particle Trackerコードを用いた全体シミュレーションを行った。さらに、加速器部品の様々な誤差を考慮したエラースタディーも行った。この論文ではこの全体シミュレーションの結果を述べる。
中沢 雄河*; 飯沼 裕美*; 岩田 佳之*; Cicek, E.*; 恵郷 博文*; 二ツ川 健太*; 河村 成肇*; 三部 勉*; 溝端 仁志*; 大谷 将士*; et al.
Proceedings of 31st International Linear Accelerator Conference (LINAC 2022) (Internet), p.275 - 278, 2022/09
J-PARCにおけるミューオンg-2/EDM実験のための324MHz交差櫛形Hモードドリフトチューブリニアック(IH-DTL)試作機の大電力試験を行った。この試作機は一体型ドリフトチューブ構造を持つ実機IH-DTLの製作方法を検証するために作られた。40時間のコンディショニング後、88kWの電力を安定に投入できることを確認した。これは設計加速電圧3.0MV/mの10%増しに相当する電力である。さらに、3次元シミュレーションモデルの妥当性を検証するために、熱特性と周波数応答を測定した。この論文では、このIH-DTL試作機の大電力試験の詳細について述べる。
近藤 恭弘; 北村 遼; 不破 康裕; 森下 卓俊; 守屋 克洋; 高柳 智弘; 大谷 将士*; Cicek, E.*; 恵郷 博文*; 深尾 祥紀*; et al.
Proceedings of 31st International Linear Accelerator Conference (LINAC 2022) (Internet), p.636 - 641, 2022/09
J-PARCにおいて、現代の素粒子物理学で最も重要な課題の一つである、ミューオン異常磁気モーメント、電気双極子モーメントを精密測定する実験のためのミューオンリニアック計画が進行中である。J-PARCミューオン施設からのミューオンはいったん室温まで冷却され、212MeVまで加速される。横エミッタンスは1.5
mm mradであり、運動量分散は1%である。高速で規格化した粒子の速度で0.01から0.94におよぶ広い範囲で効率よく加速するため、4種類の加速構造が用いられる。計画は建設段階に移行しつつあり、初段の高周波四重極リニアックによるミューオン再加速はすでに2017年に実証済である。次段の交差櫛形Hモードドリフトチューブリニアックのプロトタイプによる大電力試験が完了し、ディスクアンドワッシャ型結合セルリニアックの第一モジュールの製作が進行中である。さらに円盤装荷型加速管の設計もほぼ終了した。本論文ではこれらミューオンリニアックの最近の進捗について述べる。
鷲見 一路*; 飯嶋 徹*; 居波 賢二*; 須江 祐貴*; 四塚 麻衣*; 恵郷 博文*; 大谷 将士*; 齊藤 直人*; 三部 勉*; 吉田 光宏*; et al.
Journal of Physics; Conference Series, p.012038_1 - 012038_6, 2022/07
ミューオンリニアック用円盤装荷型加速構造(DLS)がJ-PARCミューオンg-2/EDM実験のために開発中である。4つの加速勾配20MV/mのDLSにより、ミューオンが40MeVから212MeV(高速の70%から94%)に加速される。加速にしたがい円盤間隔が増加していく2592MHz準定勾配型TM01-2/3モードDLSを設計し、ミューオン速度と高周波の位相速度の位相スリップが2度以下となることを確認した。さらに、理想的な同期位相を同定し、全エミッタンス1.5mm mrad、運動量分散0.1%(RMS)という要求を満たすことをシミュレーションにより確認した。
竹内 佑甫*; 東城 順治*; 中沢 雄河*; 近藤 恭弘; 北村 遼; 森下 卓俊; Cicek, E.*; 恵郷 博文*; 二ツ川 健太*; 河村 成肇*; et al.
Proceedings of 13th International Particle Accelerator Conference (IPAC 22) (Internet), p.1534 - 1537, 2022/06
ミューオンg-2/EDM実験がJ-PARCで計画されており、そのための線形加速器を開発中である。ディスクアンドワッシャ型加速空洞が中エネルギー部に使用され、ミューオンが加速周波数1.296GHzで高速の0.3から0.7まで加速される。試験セルの加工、ロー付けによる接合を行った結果、ワッシャの位置ずれがあったので治具類の改良を行うこととした。また、低電力測定も行い、予想される電磁場分布が得られた。本論文ではこれらの結果について報告する。
横井 直人*; 齊藤 英治
Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 545, p.168673_1 - 168673_12, 2022/03
被引用回数：1 パーセンタイル：4.81(Materials Science, Multidisciplinary)We propose a dual gravitational theory corresponding to isotropic ferromagnetic systems based on the holographic duality, and establish the holographic dictionary between physical quantities in ferromagnets and the gravitational theory. Utilizing the holographic dictionary, the holographic calculation in the dual gravitational theory is shown to reproduce thermodynamics of ferromagnets including ferromagnetic phase transitions and low-temperature behaviors originating from magnons and conduction electrons. We further derive the equation for magnetization dynamics in ferromagnets from the equations for scalar fields and non-abelian gauge fields on charged black holes in the dual gravitational theory. From these results, the holographic duality is expected to give a new guiding principle to explore new phenomena in spintronics and magnonics based on the gravitational perspective.
草野 完也*; 一本 潔*; 石井 守*; 三好 由純*; 余田 成男*; 秋吉 英治*; 浅井 歩*; 海老原 祐輔*; 藤原 均*; 後藤 忠徳*; et al.
Earth, Planets and Space (Internet), 73(1), p.159_1 - 159_29, 2021/12
被引用回数：7 パーセンタイル：39.36(Geosciences, Multidisciplinary)PSTEPとは、2015年4月から2020年3月まで日本国内の太陽・地球惑星圏に携わる研究者が協力して実施した科研費新学術領域研究である。この研究枠組みから500以上の査読付き論文が発表され、様々なセミナーやサマースクールが実施された。本論文では、その成果をまとめて報告する。
横井 直人*; 齊藤 英治
Physical Review B, 103(13), p.134401_1 - 134401_8, 2021/04
被引用回数：1 パーセンタイル：4.81(Materials Science, Multidisciplinary)Multimode magnon dynamics affected by demagnetizing fields has been discussed in terms of a Hamiltonian approach. In the multimode dynamics involving magnetization relaxation, inter-mode correlation of magnons is found to be formed spontaneously. The correlation suppresses the transverse magnetization dynamics, giving rise to depolarization correlation (DPC) of magnons. DPC may subsist in equilibrium distribution at finite temperatures.
北村 遼; Bae, S.*; Choi, S.*; 深尾 祥紀*; 飯沼 裕美*; 石田 勝彦*; 河村 成肇*; Kim, B.*; 近藤 恭弘; 三部 勉*; et al.
Physical Review Accelerators and Beams (Internet), 24(3), p.033403_1 - 033403_9, 2021/03
被引用回数：2 パーセンタイル：25.50(Physics, Nuclear)低エネルギーミューオン源としてアルミニウム薄膜標的を用いた負ミューオニウムイオン(Mu
)源を開発した。Muイオン源の性能評価のためMu-イオンを生成する実験を行った。Muイオンの測定強度は入射ミューオン強度
/sに対して
Mu/sであった。アルミニウム標的上での入射ミューオンに対するMuイオンの比である生成効率は
であった。このMuイオン源はミューオン加速器の開発を促し、比較的簡便な装置による低エネルギーミューオン源の実用性を実証した。
須江 祐貴*; 四塚 麻衣*; 二ツ川 健太*; 長谷川 和男; 飯嶋 徹*; 飯沼 裕美*; 居波 賢二*; 石田 勝彦*; 河村 成肇*; 北村 遼; et al.
Physical Review Accelerators and Beams (Internet), 23(2), p.022804_1 - 022804_7, 2020/02
被引用回数：2 パーセンタイル：20.59(Physics, Nuclear)低エネルギー、低インテンシティーミューオンビームのビーム進行方向のバンチ幅を測定するための破壊的モニターを開発した。このバンチ幅モニター(BWM)は、1つずつのミューオンを高い分解能で測定するためにマイクロチャンネルプレートを用いている。それに加え、タイミングウオークを抑制するために、コンスタントフラクションディスクリミネータ回路を用いている。時間分解能は精密パルスレーザーを用いて65psと測定された。この分解能は、J-PARC E34実験で要求される性能を満たしている。我々は、このBWMを用いて、高周波四重極リニアックによって加速された負ミューオニウムイオンのバンチ幅を測定した。バンチ幅54
11nsと測定することに成功した。
大谷 将士*; 深尾 祥紀*; 二ツ川 健太*; 河村 成肇*; 的場 史朗*; 三部 勉*; 三宅 康博*; 下村 浩一郎*; 山崎 高幸*; 長谷川 和男; et al.
Journal of Physics; Conference Series, 1350, p.012067_1 - 012067_6, 2019/12
被引用回数：3 パーセンタイル：78.48(Physics, Particles & Fields)負ミューオニウムはそのユニークな性質から様々な科学の分野で応用される可能性がある。1980年代に真空中で初めて生成されて以来、仕事関数の低い物質を用いて負ミューオニウム生成効率を高めることが議論されてきた。アルミナセメントの構成物質であるC12A7は良く知られた絶縁体であるが、電子をドープすることで導体として振舞うことが近年発見された。このC12A7エレクトライドは2.9eVという比較的低い仕事関数を持ち、負イオン生成効率を示すと期待されている。本論文では、従来用いていたアルミニウム、C12A7エレクトライド、さらにステンレスターゲット用いた負ミューオニウムイオン生成効率の比較について述べる。測定された生成率は10
/sであり、現状セットアップではエレクトライドにおいても大きな生成率向上は確認されず、表面状態をより注意深く整える必要であることが推定される。また、生成された負ミューオニウムの平均エネルギーに材質依存はなく、0.20.1keVであった。
中沢 雄河*; 飯沼 裕美*; 岩田 佳之*; 岩下 芳久*; 大谷 将士*; 河村 成肇*; 三部 勉*; 山崎 高幸*; 吉田 光宏*; 北村 遼; et al.
Journal of Physics; Conference Series, 1350, p.012054_1 - 012054_7, 2019/12
被引用回数：7 パーセンタイル：94.59(Physics, Particles & Fields)J-PARC E34実験用の交差櫛形Hモードドリフトチューブリニアック(IH-DTL)を開発している。このIH-DTLはミューオンを0.34MeVから4.5MeVまで加速周波数324MHzで加速する。さらに、交換収束法を用いるため、横方向の収束が電場のみでなされ、磁場収束に比べて収束力が弱い。そのため、入射マッチングが重要になる。そのためプロトタイプを製作し、ビーム特性を検証する計画である。この論文では、IH-DTLプロトタイプのためのチューナーやカップラーの開発、特に低電力測定結果について述べる。
大谷 将士*; 二ツ川 健太*; 三部 勉*; 内藤 富士雄*; 長谷川 和男; 伊藤 崇; 北村 遼; 近藤 恭弘; 森下 卓俊; 飯沼 裕美*; et al.
Journal of Physics; Conference Series, 1350, p.012097_1 - 012097_7, 2019/12
被引用回数：3 パーセンタイル：78.48(Physics, Particles & Fields)ミューオン異常磁気モーメント測定および電気双極子モーメント探索実験用ミューオンリニアックの中エネルギー部用ディスクアンドワッシャ型(DAW)結合空洞リニアック(CCL)を開発している。このリニアックは、ミューオンを
=0.3から0.7まで、加速周波数1.3Hzで加速する。本論文では、DAW CCLの空洞設計, ビーム力学設計、および空洞低電力モデルの測定結果について述べる。ビーム力学設計においては透過率100%で加速できる設計を行うことができ、問題となるようなエミッタンス増大もシミュレーションでは見られなかった。空洞設計においては、=0.3, 0.4, 0.5, 0.6用のセル設計を行った。コールドモデルの測定では、0.1%の精度で設計値の1.3GHzと一致していることが確認できた。
横井 直人*; 佐藤 浩司*; 齊藤 英治
Physical Review D, 100(10), p.106012_1 - 106012_9, 2019/11
被引用回数：3 パーセンタイル：17.11(Astronomy & Astrophysics)We introduce a new approach to understand magnetization dynamics in ferromagnets based on the holographic realization of ferromagnets. A Landau-Lifshitz equation describing the magnetization dynamics is derived from a Yang-Mills equation in the dual gravitational theory, and temperature dependences of the spin-wave stiffness and spin transfer torque appearing in the holographic Landau-Lifshitz equation are investigated by the holographic approach. The results are consistent with the known properties of magnetization dynamics in ferromagnets with conduction electrons.
中沢 雄河*; Bae, S.*; Choi, H.*; Choi, S.*; 飯嶋 徹*; 飯沼 裕美*; 河村 成肇*; 北村 遼; Kim, B.*; Ko, H. S.*; et al.
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 937, p.164 - 167, 2019/09
被引用回数：3 パーセンタイル：28.10(Instruments & Instrumentation)再加速された熱ミューオンビームを用いたミューオンの異常磁気モーメント及び電気双極子モーメント精密測定実験用のミューオンリニアックを開発中である。このリニアックのためのUV光駆動の負水素イオン源を開発した。ミューオン加速実験の前にこのイオン源を用いたビームラインの調整を行った。加速ミューオンの分別に必要な偏向電磁石の磁場強度を負水素ビームを用いて確認することができた。このイオン源はミューオンビームラインのコミッショニングに広く用いることができる。
須江 祐貴*; 飯嶋 徹*; 居波 賢二*; 四塚 麻衣*; 飯沼 裕美*; 中沢 雄河*; 大谷 将士*; 河村 成肇*; 下村 浩一郎*; 二ツ川 健太*; et al.
Proceedings of 16th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.55 - 60, 2019/07
本論文では、RFQによって89keVまで加速されたミューオンのバンチ長測定について述べる。ミューオンの性質の詳細測定のための、4種類の加速構造を持つリニアックがJ-PARCにおいて開発中である。2017年に、RFQを用いたミューオン加速の実証と横方向プロファイル測定が行われた。次の課題は、次段の加速器のアクセプタンスとビーム整合するために必要な縦方向のビームモニタである。このために、マイクロチャンネルプレートを用いた新しい縦方向ビームモニタを開発中である。このモニタは加速周波数324MHzの1%に相当する時間分解能である30から40psを目標にしている。2018年10月に、RFQによって89keVまで加速された負ミューオニウムイオンのバンチ長測定に成功した。測定されたバンチ長は、0.540.13nsであった。
安田 浩昌*; 飯沼 裕美*; 大谷 将士*; 河村 成肇*; 北村 遼; 近藤 恭弘; 齊藤 直人; 須江 祐貴*; 中沢 雄河*; 的場 史朗*; et al.
Proceedings of 16th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.371 - 375, 2019/07
基礎的な物理量の一つであるミューオンの異常磁気モーメント(g-2)は理論的および実験的にも高精度に求められることから、理論を検証するためにも重要な物理量である。ブルックヘブン国立研究所で行われた先行実験により、標準模型による計算値と実験による測定値との間に3
以上の乖離があることがわかった。これは、標準模型を超えた物理を示唆しており、より高精度な測定により検証する必要がある。J-PARC muon g-2/EDM実験では、低エミッタンスなミューオンビームを用いることで、先行実験における主要な系統誤差要因を抑制することができる。一方で、高強度なミューオンビームを利用するため、検出器などによる時間応答性の系統誤差が発生する。本研究では、加速低速部でのスピン反転を行うことで可能なスピン反転解析法により、時間応答性由来の系統誤差抑制を目指す。現在、スピン反転装置の候補としてWien-filter型を検討しており、概念設計を行い、現状のシミュレーションではx方向及びy方向のエミッタンス増大がそれぞれ64%と56%であるが、さらなる電場の改良により46%と2%まで抑えられる可能性があることを見出した。本講演ではミューオンスピン反転装置の設計・開発状況について報告する。
中沢 雄河*; 飯沼 裕美*; 岩下 芳久*; 岩田 佳之*; 大谷 将士*; 河村 成肇*; 北村 遼; 近藤 恭弘; 齊藤 直人; 須江 祐貴*; et al.
Proceedings of 16th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.404 - 407, 2019/07
J-PARCミューオンg-2/EDM精密測定実験を実現するためのミューオン線形加速器の1つであるAPF方式IH-DTLのプロトタイプでは、ミューオンを=0.08から0.15まで加速するために運転周波数324MHzが採用された。加速性能を満たすためには60kWの高周波電力を投入する必要がある。ビーム電流はほぼゼロかつデューティーが0.25%と低いことから、構造を単純化するために一台のRF入力カップラーを介して電力を投入する。カップラーは同軸導波管をベースに設計し、空洞との整合にはループアンテナを用いる。ループアンテナを空洞に挿入した場合、インピーダンス不整合や空洞内の電磁場歪みにより、加速性能が低下する恐れがある。電磁場歪みを抑制するためにループアンテナの挿入量を必要最低限にしつつ、空洞との電力反射が最小(VSWR(電圧定在波比)
1)となるようにループアンテナを最適化する必要がある。我々はループを最適化するためのテストカップラーを用いた低電力試験を行うことで、VSWR=1.01かつ電磁場歪みを7%以内に抑制するループ形状を確認した。本発表では、テストカップラーによるループアンテナの最適化の結果を報告すると共に、実機カップラー開発に向けた高周波窓の設計について述べる。
