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論文

A Lightweight shape-memory alloy with superior temperature-fluctuation resistance

Song, Y.*; Xu, S.*; 佐藤 駿介*; Lee, I.*; Xu, X.*; 大森 俊洋*; 長迫 実*; 川崎 卓郎; 鬼柳 亮嗣; Harjo, S.; et al.

Nature, 638, p.965 - 971, 2025/02

https://doi.org/10.1038/s41586-024-08583-7
 被引用回数：2 パーセンタイル：88.78(Multidisciplinary Sciences)

In advanced applications like aerospace and space exploration, materials must balance lightness, functionality, and extreme thermal fluctuation resistance. Shape-memory alloys show promise with strength, toughness, and substantial strain recovery due to superelasticity, but maintaining low mass and effective operation at cryogenic temperatures is challenging. We hereby introduce a novel shape-memory alloy that adheres to these stringent criteria. Predominantly composed of Ti and Al with a chemical composition of Ti$$_{75.25}$$Al$$_{20}$$Cr$$_{4.75}$$, this alloy 25 is characterized by a low density (4.36$$times$$10$$^{3}$$ kg/m$$^{3}$$) and a high specific strength (185$$times$$10$$^{3}$$ Pa$$cdot$$m$$^{3}$$/kg) at room temperature, while exhibiting excellent superelasticity. The superelasticity, owing to a reversible stress-induced phase transformation from an ordered body-centered cubic parent phase to an ordered orthorhombic martensite, allows for a recoverable strain exceeding 7%. Remarkably, this functionality persists across a broad range of temperatures, from deep cryogenic 4.2 K to above room temperature, arising from an unconventional temperature dependence of transformation stresses. Below a certain threshold during cooling, the critical transformation stress inversely correlates with temperature. We interpret this behavior from the perspective of a temperature-dependent anomalous lattice instability of the parent phase. This alloy holds potential in everyday appliances requiring flexible strain accommodations, as well as components designed for extreme environmental conditions such as deep space and liquefied gases.

論文

Solid-state Alder-ene reaction of 1-hexene under high pressure

Xu, J.*; Lang, P.*; Liang, S.*; Zhang, J.*; Fei, Y.*; Wang, Y.*; Gao, D.*; 服部 高典; 阿部 淳*; Dong, X.*; et al.

Journal of Physical Chemistry Letters (Internet), p.2445 - 2451, 2025/00

https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.4c03696
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Chemistry, Physical)

アルダー-エン反応は、アルケンとアリル水素との化学反応であり、C-C結合を構築する効率的な方法である。従来、この反応には触媒、高温、あるいは光触媒が必要であった。本研究では、触媒を用いずに室温下で加圧することで成功した1-ヘキセンのアルダー-エン反応を報告する。1-ヘキセンは4.3GPaで結晶化し、18GPaで重合してオレフィンを形成する。ガスクロマトグラフィー-質量分析法により、1-ヘキセンが高圧下でのアルダー-エン反応により二量体を生成することを発見した。その場中性子回折から、この反応過程はトポケミカル則に従わないことがわかった。理論計算により、1つのC-H $$sigma$$結合と2つのアルケン$$pi$$結合を含む6員環遷移状態が示され、そのエネルギーは20GPaまで圧縮すると明らかに減少した。本研究は、触媒を用いずに室温でアルダー-エン反応を実現する新規かつ有望な方法を提供し、この重要な反応の応用を拡大するものである。

論文

Strong low-energy rattling modes enabled liquid-like ultralow thermal conductivity in a well-ordered solid

Liu, P.-F.*; Li, X.*; Li, J.*; Zhu, J.*; Tong, Z.*; 古府 麻衣子*; 楡井 真実; Xu, J.*; Yin, W.*; Wang, F.*; et al.

National Science Review, 11(12), p.nwae216_1 - nwae216_10, 2024/12

https://doi.org/10.1093/nsr/nwae216
 被引用回数：12 パーセンタイル：91.22(Multidisciplinary Sciences)

Crystalline solids exhibiting inherently low lattice thermal conductivity ($$kappa_{rm L}$$) are of great importance in applications such as thermoelectrics and thermal barrier coatings. However, $$kappa_{rm L}$$ cannot be arbitrarily low and is limited by the minimum thermal conductivity related to phonon dispersions. In this work, we report the liquid-like thermal transport in a well-ordered crystalline CsAg$$_5$$Te$$_3$$, which exhibits an extremely low $$kappa_{rm L}$$ value of $$sim$$ 0.18 Wm$$^{-1}$$K$$^{-1}$$. On the basis of first-principles calculations and inelastic neutron scattering measurements, we find that there are lots of low-lying optical phonon modes at $$sim$$ 3.1 meV hosting the avoided-crossing behavior with acoustic phonons. These strongly localized modes are accompanied by weakly bound rattling Ag atoms with thermally induced large amplitudes of vibrations. Using the two-channel model, we demonstrate that coupling of the particle-like phonon modes and the heat-carrying wave-like phonons is essential for understanding the low $$kappa_{rm L}$$, which is heavily deviated from the $$1/T$$ temperature dependence of the standard Peierls theory. In addition, our analysis indicates that the soft structural framework with liquid-like motions of the fluctuating Ag atoms is the underlying cause that leads to the suppression of the heat conduction in CsAg$$_5$$Te$$_3$$. These factors synergistically account for the ultralow $$kappa_{rm L}$$ value. Our results demonstrate that the liquid-like heat transfer could indeed exist in a well-ordered crystal.

論文

New isomeric transition in $$^{36}$$Mg; Bridging the $$N = 20$$ and $$N = 28$$ islands of inversion

Madurga, M.*; Christie, J. M.*; Xu, Z.*; Grzywacz, R.*; Poves, A.*; King, T.*; Allmond, J. M.*; Chester, A.*; Cox, I.*; Farr, J.*; et al.

Physical Review C, 109(6), p.L061301_1 - L061301_6, 2024/06

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.109.L061301
 被引用回数：2 パーセンタイル：78.45(Physics, Nuclear)

ミシガン州立大学の国立超伝導サイクロトロン研究所にて$$^{48}$$Caからのフラグメンテーション反応によって中性子過剰核$$^{36}$$Mgを生成、分離し、そのアイソマーを探した。その結果、168keVのガンマ線を出して$$2^+$$に半減期約90nsで脱励起するアイソマーを発見した。その性質を議論するため、大規模殻模型計算の結果と比較した。Mg同位体では中性子数20から28領域にかけて広く変形核となることが知られているが、理論的には、前者の領域は$$sd$$殻から2個の中性子が励起することによって変形し、後者の領域は中性子数28の殻ギャップからの中性子励起によって変形する。$$^{36}$$Mgはその中間に位置し、両者の状態が近くに存在することで、励起エネルギーの低い$$0^+$$が出現すると理解される。

論文

Onset of collectivity for argon isotopes close to $$N=32$$

Linh, B. D.*; Corsi, A.*; Gillibert, A.*; Obertelli, A.*; Doornenbal, P.*; Barbieri, C.*; Duguet, T.*; G$'o$mez-Ramos, M.*; Holt, J. D.*; Hu, B. S.*; et al.

Physical Review C, 109(3), p.034312_1 - 034312_15, 2024/03

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.109.034312
 被引用回数：2 パーセンタイル：58.81(Physics, Nuclear)

理化学研究所RIビームファクトリーにて中性子過剰核$$^{50}$$Arビームからの1中性子ノックアウト反応実験を行い、$$^{49}$$Arのエネルギー準位および分光学的因子を導出した。特に、第一励起状態の$$1/2^-$$への分光学的因子が大きいことから、始状態の$$^{50}$$Arの基底状態において中性子が$$p_{1/2}$$軌道を多く占めていることがわかった。これは、中性子数32がよい魔法数として知られる$$^{52}$$Caとは異なった性質であり、カルシウムからアルゴンへと陽子が2個減ることで閉殻構造が大きく崩れることが明らかになった。

論文

ALTEMIS: Using integrated hydrology and reactive transport modeling to support resilience at the Savannah River Site

Xu, Z.*; Litzinger, A.*; 佐久間 一幸; Arora, B.*; Hazenberg, P.*; Wang, L.*; Gonzalez Raymat, H.*; Fabricatore, E.*; Wainwright, Haruko*; Eddy-Dilek, C.*

Proceedings of Waste Management Symposia 2024 (WM2024) (Internet), 14 Pages, 2024/03

We leverage the Advanced Terrestrial Simulator (ATS), a comprehensive model encompassing overland flow, groundwater processes, canopy and ground evapotranspiration effects. ATS is integrated with reactive transport models, including PFLOTRAN and CrunchFlow, to capture the intricate dynamics of key nuclear-related geochemical species. The Advanced Long-term Environmental Monitoring Systems (ALTEMIS) project extends its efforts across multiple scales: 1) Watershed Scale ATS Model: At the Savannah River Site, we employ a watershed-scale ATS model to quantify the water budget and estimate evapotranspiration fluxes.; 2) Integrated Hydrology Model for Floodplains: Our integrated hydrology model zooms in on the floodplain of Fourmiles Creek, enabling quantification of upwelling groundwater fluxes into wetlands and surface ponds. It also used to assess contaminant migration into Fourmiles Creek; 3) Fully Integrated Reactive Transport Model: Focused on the F-Area seepage basin, one of the largest nuclear waste processing facilities, we develop both 2D transect and 3D basin models. These models estimate the behavior of radioactive elements such as uranium and tritium, as well as non-reactive geochemical species.; 4) Sr-90 Sorption Model: Informed by extensive Sr-90 sorption experiments on minerals and core samples, we parameterize both electrostatic and non-electrostatic sorption models for Sr-90. These models are integrated into multiple reactive transport frameworks, significantly enhancing our ability to accurately predict Sr-90 migration under varying pH conditions.

論文

Electromagnetic moments of the antimony isotopes $$^{112-133}$$Sb

Lechner, S.*; 宮城 宇志*; Xu, Z. Y.*; Bissell, M. L.*; Blaum, K.*; Cheal, B.*; Devlin, C. S.*; Garcia Ruiz, R. F.*; Ginges, J. S. M.*; Heylen, H.*; et al.

Physics Letters B, 847, p.138278_1 - 138278_9, 2023/12

https://doi.org/10.1016/j.physletb.2023.138278
 被引用回数：6 パーセンタイル：76.15(Astronomy & Astrophysics)

不安定核を含むアンチモン同位体$$^{112-133}$$Sbの磁気モーメントと電気的四重極モーメントをレーザー分光を用いて測定した。現象論的な相互作用と有効演算子を用いた殻模型計算によって測定値をよく再現することができた。第一原理に基づいたVS-IMSRG法による殻模型計算では、磁気モーメントは現象論的な有効演算子を用いればよく実験値を再現するものの、電気的四重極モーメントについては有効電荷を用いても現象論的な相互作用を用いた計算ほどには実験値を再現することができなかった。

論文

Validation of the $$^{10}$$Be ground-state molecular structure using $$^{10}$$Be($$p,palpha$$)$$^{6}$$He triple differential reaction cross-section measurements

Li, P. J.*; Beaumel, D.*; Lee, J.*; Assi$'e$, M.*; Chen, S.*; Franchoo, S.*; Gibelin, J.*; Hammache, F.*; Harada, T.*; 延与 佳子*; et al.

Physical Review Letters, 131(21), p.212501_1 - 212501_7, 2023/11

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.131.212501
 被引用回数：21 パーセンタイル：93.59(Physics, Multidisciplinary)

$$^{10}$$Beのクラスター構造を($$p,palpha$$)反応を用いて調査した。三重微分断面積が実験的に測定され、Tohsaki-Horiuchi-Schuck-R$"o$pke波動関数の方法や反対称化分子動力学を用いた歪曲波インパルス近似計算と比較した。実験データと理論計算の顕著な一致が確認され、$$^{10}$$Beの比較的コンパクトな分子状態を確認した。

論文

PANDORA Project for the study of photonuclear reactions below $$A=60$$

民井 淳*; Pellegri, L.*; S$"o$derstr$"o$m, P.-A.*; Allard, D.*; Goriely, S.*; 稲倉 恒法*; Khan, E.*; 木戸 英治*; 木村 真明*; Litvinova, E.*; et al.

European Physical Journal A, 59(9), p.208_1 - 208_21, 2023/09

https://doi.org/10.1140/epja/s10050-023-01081-w
 被引用回数：7 パーセンタイル：76.15(Physics, Nuclear)

光核反応は原子核構造の観点からも応用の観点からも重要であるにも関わらず、その反応断面積は未だに不定性が大きい。近年、超高エネルギー宇宙線の起源を探るために、鉄よりも軽い原子核の光核反応断面積を正確に知る必要が指摘されている。この状況を打破するため、原子核物理の実験、理論、宇宙物理の共同研究となるPANDORAプロジェクトが始まった。本論文はその計画の概要をまとめたものである。原子核実験ではRCNP、iThembaによる仮想光子実験とELI-NPによる実光子実験などが計画されている。原子核理論では、乱雑位相近似計算、相対論的平均場理論、反対称化分子動力学、大規模殻模型計算などが計画されている。これらで得られた信頼性の高い光核反応データベースと宇宙線伝搬コードを組み合わせ、超高エネルギー宇宙線の起源の解明に挑む。

論文

A One-third magnetization plateau phase as evidence for the Kitaev interaction in a honeycomb-lattice antiferromagnet

Shangguan, Y.*; Bao, S.*; Dong, Z.-Y.*; Xi, N.*; Gao, Y.-P.*; Ma, Z.*; Wang, W.*; Qi, Z.*; Zhang, S.*; Huang, Z.*; et al.

Nature Physics, 19(12), p.1883 - 1889, 2023/09

https://doi.org/10.1038/s41567-023-02212-2
 被引用回数：19 パーセンタイル：94.19(Physics, Multidisciplinary)

The magnetization of a quantum magnet can be pinned at a fraction of its saturated value by collective effects. One example of such a plateau phase is found in spin-1/2 triangular-lattice antiferromagnets. They feature strong geometrical frustration and the plateau phase therein is often interpreted as arising from an order-by-disorder mechanism driven by quantum fluctuations. Here we observe a one-third magnetization plateau under an applied magnetic field in the spin-1 antiferromagnet Na$$_{3}$$Ni$$_{2}$$BiO$$_{6}$$ with a honeycomb lattice, which, with conventional magnetic interactions, would not be geometrically frustrated. Based on our elastic neutron scattering measurements, we propose the spin structure of the plateau phase to be an unusual partial spin-flop ferrimagnetic order. Our theoretical calculations indicate that bond-anisotropic Kitaev interactions are the source of frustration that produces the plateau. These results suggest that Kitaev interactions provide a different route to frustration and phases driven by quantum fluctuations in high-spin magnets.

論文

Level structures of $$^{56,58}$$Ca cast doubt on a doubly magic $$^{60}$$Ca

Chen, S.*; Browne, F.*; Doornenbal, P.*; Lee, J.*; Obertelli, A.*; 角田 佑介*; 大塚 孝治*; 茶園 亮樹*; Hagen, G.*; Holt, J. D.*; et al.

Physics Letters B, 843, p.138025_1 - 138025_7, 2023/08

https://doi.org/10.1016/j.physletb.2023.138025
 被引用回数：9 パーセンタイル：85.35(Astronomy & Astrophysics)

$$^{57,59}$$Scからの1陽子ノックアウト反応を用いて、$$^{56}$$Caと$$^{58}$$Caのガンマ崩壊を観測した。$$^{56}$$Caでは1456(12)keVの$$gamma$$線遷移が、$$^{58}$$Caでは1115(34)keVの遷移が観測された。どちらの遷移も暫定的に$$2^{+}_{1} rightarrow 0^{+}_{gs}$$と割り当てられた。有効核子間相互作用をわずかに修正した広い模型空間での殻模型計算では、$$2^{+}_{1}$$準位エネルギー、2中性子分離エネルギー、反応断面積が実験とよく一致し、N=34閉殻の上に新しい殻が形成されていることを裏付けた。その構成要素である$$0_{f5/2}$$と$$0_{g9/2}$$軌道はほぼ縮退しており、これは$$^{60}$$Caが二重魔法核である可能性を排除し、Ca同位体のドリップラインを$$^{70}$$Caあるいはそれ以上にまで広げる可能性がある。

論文

Multiple mechanisms in proton-induced nucleon removal at $$sim$$100 MeV/nucleon

Pohl, T.*; Sun, Y. L.*; Obertelli, A.*; Lee, J.*; G$'o$mez-Ramos, M.*; 緒方 一介*; 吉田 数貴; Cai, B. S.*; Yuan, C. X.*; Brown, B. A.*; et al.

Physical Review Letters, 130(17), p.172501_1 - 172501_8, 2023/04

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.130.172501
 被引用回数：12 パーセンタイル：88.25(Physics, Multidisciplinary)

大きなフェルミ面非対称性を持つ陽子過剰な$$^{14}$$O原子核からの100MeV/nucleonでの陽子による陽子・中性子除去反応について報告した。この結果は、quasi-freeノックアウト反応、非弾性散乱、核子移行反応を含む複数の反応機構の定量的寄与を初めて示すものである。このようなエネルギー領域では通常無視される非弾性散乱と核子移行の寄与が、弱束縛陽子と強束縛中性子の除去反応断面積にそれぞれ約50%と30%寄与していることが示された。

論文

"Southwestern" boundary of the $$N = 40$$ island of inversion; First study of low-lying bound excited states in $$^{59}$$V and $$^{61}$$V

Elekes, Z.*; Juh$'a$sz, M. M.*; Sohler, D.*; Sieja, K.*; 吉田 数貴; 緒方 一介*; Doornenbal, P.*; Obertelli, A.*; Achouri, N. L.*; 馬場 秀忠*; et al.

Physical Review C, 106(6), p.064321_1 - 064321_10, 2022/12

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.106.064321
 被引用回数：3 パーセンタイル：32.42(Physics, Nuclear)

$$^{59}$$Vと$$^{61}$$Vの低励起準位構造を初めて探索した。$$^{61}$$Vについては中性子ノックアウト反応と陽子非弾性散乱が、$$^{59}$$Vについては中性子ノックアウト反応データが得られた。$$^{59}$$Vについては4つ、$$^{61}$$Vについては5つの新たな遷移が確認された。Lenzi-Nowacki-Poves-Sieja (LNPS)相互作用に基づく殻模型計算との比較によって、それぞれの同位体について確認されたガンマ線のうち3つが、first 11/2$$^{-}$$状態とfirst 9/2$$^{-}$$状態からの崩壊と決定された。$$^{61}$$Vについては、($$p$$,$$p'$$)非弾性散乱断面積は四重極変形と十六重極変形を想定したチャネル結合法により解析されたが、十六重極変形の影響により、明確に反転の島に属するとは決定できなかった。

論文

Extended $$p_{3/2}$$ neutron orbital and the $$N = 32$$ shell closure in $$^{52}$$Ca

Enciu, M.*; Liu, H. N.*; Obertelli, A.*; Doornenbal, P.*; Nowacki, F.*; 緒方 一介*; Poves, A.*; 吉田 数貴; Achouri, N. L.*; 馬場 秀忠*; et al.

Physical Review Letters, 129(26), p.262501_1 - 262501_7, 2022/12

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.129.262501
 被引用回数：18 パーセンタイル：84.65(Physics, Multidisciplinary)

$$sim$$230MeV/nucleonでの$$^{52}$$Caからの中性子ノックアウト反応が$$gamma$$線分光と行われ、$$1f_{7/2}$$と$$2p_{3/2}$$軌道からの中性子ノックアウト反応の運動量分布が測定された。断面積は$$N=32$$の閉殻と整合し、Ca同位体での$$N=28$$と$$N=34$$閉殻と同程度に強い閉殻であることが確認された。運動量分布の分析から$$1_{f7/2}$$と$$2p_{3/2}$$軌道の平均二乗根半径の差は0.61(23)fmと決定され、これはmodified-shell-modelによる予言の0.7fmと整合した。これは、中性子過剰なCa同位体での$$2p_{3/2}$$軌道半径が大きいことが、中性子数にしたがって線形的に荷電半径が増える意外な現象の原因であることを示唆している。

論文

Tough yet flexible superelastic alloys meet biomedical needs

Xu, X.*; 大平 拓実*; Xu, S.*; 平田 研二*; 大森 俊洋*; 植木 洸輔*; 上田 恭介*; 成島 尚之*; 長迫 実*; 貝沼 亮介*; et al.

Advanced Materials & Processes, 180(7), p.35 - 37, 2022/10

https://doi.org/10.31399/asm.amp.2022-07.p035

Metallic biomaterials are widely used to replace or support failing hard tissues due to excellent mechanical properties and high wear resistance, with demand increasing as the global population continues to age. It is widely accepted that successful metallic biomaterials should have good biocompatibility, high corrosion resistance, and strong wear resistance. In addition, a low Young's modulus similar to human bone is now recognized as another important factor, in order to avoid bone atrophy due to the stress shielding effect. While the Young's modulus of stainless steels and conventional fcc CoCr alloys is as high as 190-240 GPa, for $$beta$$-type Ti-base alloys it is generally in the range of 50-80 GPa. Young's modulus values are as low as 35 GPa for Ti-Nb-Ta-Zr, close to that of human bone at approximately 10-30 GPa. However, Ti-base alloys come with the compromise of low wear resistance. In fact, alloys that feature a low Young's modulus along with high wear resistance have been difficult to realize. This article explores the recently developed bcc CoCr-base alloy Co-Cr-Al-Si as a potential solution to these issues, i.e., the difficulty in combining a low Young's modulus with high wear resistance, and the challenge of realizing large superelastic strains.

論文

Flexible and tough superelastic Co-Cr alloys for biomedical applications

大平 拓実*; Xu, S.*; 平田 研二*; Xu, X.*; 大森 俊洋*; 植木 洸輔*; 上田 恭介*; 成島 尚之*; 長迫 実*; Harjo, S.; et al.

Advanced Materials, 34(27), p.2202305_1 - 2202305_11, 2022/07

https://doi.org/10.1002/adma.202202305
 被引用回数：30 パーセンタイル：89.52(Chemistry, Multidisciplinary)

The demand for biomaterials has been increasing along with the increase in the population of elderly people worldwide. The mechanical properties and high wear resistance of metallic biomaterials makes them well-suited for use as substitutes or as support for damaged hard tissues. However, unless these biomaterials also have a low Young's modulus similar to that of human bones, bone atrophy inevitably occurs. Because a low Young's modulus is typically associated with poor wear resistance, it is difficult to realize a low Young's modulus and high wear resistance simultaneously. Also, the superelastic property of shape memory alloys makes them suitable for biomedical applications, like vascular stents and guide wires. However, due to the low recoverable strain of conventional biocompatible shape memory alloys, the demand for a new alloy system is high. The novel body-center-cubic cobalt-chromium-based alloys in this paper provide a solution to both of these problems. We believe our novel alloys are promising candidates for biomedical applications.

論文

Transport model comparison studies of intermediate-energy heavy-ion collisions

Walter, H.*; Colonna, M.*; Cozma, D.*; Danielewicz, P.*; Ko, C. M.*; Kumar, R.*; 小野 章*; Tsang, M. Y. B*; Xu, J.*; Zhang, Y.-X.*; et al.

Progress in Particle and Nuclear Physics, 125, p.103962_1 - 103962_90, 2022/07

https://doi.org/10.1016/j.ppnp.2022.103962
 被引用回数：88 パーセンタイル：95.20(Physics, Nuclear)

原子核-原子核衝突や原子核の状態方程式の研究において、反応計算モデルは重要なツールとなり、世界中で開発が進んでいる。本論文は、原子力機構のJQMD-2.0を含め、現在開発中の複数のコード開発者の協力により、これらコードを同じ条件で比較することで共通点や差異を明らかにしたプロジェクトTransport Model Evaluation Project (TMEP)を総括したものである。参加したコードはBoltzmann-Uehling-Uhlenbeck(BUU)法に基づく13のコードと、Quantum Molecular Dynamics (QMD)法に基づく12のコードであった。プロジェクトでは、Au原子核同士を衝突させてその終状態を観測する現実的な計算や、一辺が640nmの箱に核子を詰めて時間発展させる仮想的な計算を行った。その結果、BUU法コードとQMD法コードは計算原理が異なるため、計算の設定に関係なく系統的な差異が生じることが明らかになった。その一方で、同じ方法を採用するコード間の比較では、時間発展を細かく計算することでコード間の差は埋まっていき、一定の収束値を持つことが示された。この結果は今後開発される同分野のコードのベンチマークデータとして有用なものであるだけでなく、原子核基礎物理学の実験や理論研究の標準的な指針としても役に立つことが期待される。

論文

A Bag model of matter condensed by the strong interaction

Miao, Z.-Q.*; Xia, C.-J.*; Lai, X.-Y.*; 丸山 敏毅; Xu, R.-X.*; Zhou, E.-P.*

International Journal of Modern Physics E, 31(4), p.2250037_1 - 2250037_20, 2022/04

https://doi.org/10.1142/S0218301322500379
 被引用回数：11 パーセンタイル：85.27(Physics, Nuclear)

It is suggested that pulsar-like compact stars are comprised entirely of strangeons (quark-clusters with three-light-flavor symmetry) and a small amount of electrons. To constrain the properties of strangeon stars, we propose a linked bag model to describe matter with the strong interaction in both 2-flavored (nucleons) and 3-flavored (hyperons, strangeons, etc.) scenarios. The parameters are calibrated to reproduce the saturation properties of nuclear matter. The energy per baryon of strangeon matter is smaller than that of baryon matter if the strangeon carries a large number of valence quarks, which stiffens the equation of state and consequently increases the maximum mass of strangeon stars. The maximum mass and tidal deformability of strangeon stars within the present model are consistent with the observation, i.e. the maximum mass of strangeon stars can be $$sim$$2.5 solar mass, and the tidal deformability of a 1.4 solar mass star can be $$180lesssimLambdalesssim340$$.

論文

A First glimpse at the shell structure beyond $$^{54}$$Ca; Spectroscopy of $$^{55}$$K, $$^{55}$$Ca, and $$^{57}$$Ca

小岩井 拓真*; Wimmer, K.*; Doornenbal, P.*; Obertelli, A.*; Barbieri, C.*; Duguet, T.*; Holt, J. D.*; 宮城 宇志*; Navr$'a$til, P.*; 緒方 一介*; et al.

Physics Letters B, 827, p.136953_1 - 136953_7, 2022/04

AA2021-0775.pdf:0.62MB

https://doi.org/10.1016/j.physletb.2022.136953
 被引用回数：7 パーセンタイル：67.20(Astronomy & Astrophysics)

中性子過剰核$$^{54}$$Caでは、新魔法数34が発見されて以来、その構造を知るために多くの実験がなされてきたが、それを超える中性子過剰核の情報は全く知られてこなかった。本論文では、理化学研究所RIBFにて$$^{55}$$K, $$^{55}$$Ca, $$^{57}$$Caの励起状態から脱励起するガンマ線を初めて観測した結果を報告した。それぞれ1つのガンマ線しか得られなかったものの、$$^{55}$$Kおよび$$^{55}$$Caのデータは、それぞれ、陽子の$$d_{3/2}$$と$$s_{1/2}$$軌道間のエネルギー差、中性子の$$p_{1/2}$$と$$f_{5/2}$$軌道間のエネルギー差を敏感に反映し、両方とも最新の殻模型計算によって200keV程度の精度で再現できることがわかった。また、1粒子状態の程度を特徴づける分光学的因子を実験データと歪曲波インパルス近似による反応計算から求め、その値も殻模型計算の値と矛盾しないことがわかった。

論文

The $$^{59}$$Fe(n,$$gamma$$)$$^{60}$$Fe cross section from the surrogate ratio method and its effect on the $$^{60}$$Fe nucleosynthesis

Yan, S. Q.*; Li, X. Y.*; 西尾 勝久; Lugaro, M.*; Li, Z. H.*; 牧井 宏之; Pignatari, M.*; Wang, Y. B.*; Orlandi, R.; 廣瀬 健太郎; et al.

Astrophysical Journal, 919(2), p.84_1 - 84_7, 2021/10

https://doi.org/10.3847/1538-4357/ac12ce
 被引用回数：6 パーセンタイル：33.92(Astronomy & Astrophysics)

The long-lived $$^{60}$$Fe (with a half-life of 2.62 Myr) is a crucial diagnostic of active nucleosynthesis in the Milky Way galaxy and in supernovae near the solar system. The neutron-capture reaction $$^{59}$$Fe(n,$$gamma$$)$$^{60}$$Fe on $$^{59}$$Fe (half-life=44.5 days) is the key reaction for the production of $$^{60}$$Fe in massive stars. This reaction cross section has been previously constrained by the Coulomb dissociation experiment, which offered partial constraint on the E1 $$gamma$$-ray strength function but a negligible constraint on the M1 and E2 components. In this work, for the first time, we use the surrogate ratio method to experimentally determine the $$^{59}$$Fe(n,$$gamma$$)$$^{60}$$Fe cross sections in which all the components are included. We derived a Maxwellian-averaged cross section of 27.5$$pm$$3.5 mb at $$kT$$ = 30 keV and 13.4$$pm$$1.7 mb at $$kT$$ = 90 keV, roughly 10%-20% higher than previous estimates. We analyzed the impact of our new reaction rates in nucleosynthesis models of massive stars and found that uncertainties in the production of $$^{60}$$Fe from the $$^{59}$$Fe(n,$$gamma$$)$$^{60}$$Fe rate are at most 25$$%$$. We conclude that stellar physics uncertainties now play a major role in the accurate evaluation of the stellar production of $$^{60}$$Fe.

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