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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.
岩元 大樹; 中野 敬太; 明午 伸一郎; 佐藤 大樹; 岩元 洋介; 杉原 健太*; 西尾 勝久; 石 禎浩*; 上杉 智教*; 栗山 靖敏*; et al.
EPJ Web of Conferences, 284, p.01023_1 - 01023_4, 2023/05
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Nuclear Science & Technology)加速器駆動システム(ADS)の核特性予測精度の向上と京都大学臨界集合体実験装置(KUCA)におけるADS炉物理実験で用いる中性子源情報の取得を目的として、京都大学の固定磁場強集束(FFAG)加速器を用いた核データ測定実験プログラムを開始した。このプログラムの一環として、鉄,鉛及びビスマスに対する陽子入射二重微分中性子収量(TTNY)及び断面積(DDX)を測定した。測定では、真空チェンバ内に設置された標的試料に107MeVの陽子ビームを照射し、核反応によって標的から発生した粒子の信号を、小型の中性子検出器を用いて検出した。検出信号とFFAGキッカー電磁石の信号の時間差から飛行時間(TOF)を求め、ガンマ線の事象を波形弁別法によって除去して中性子事象をカウントすることで中性子のTOFスペクトルを求めた。得られた中性子のTOFスペクトルから、相対論的運動学によりTTNY及びDDXを求めた。実験で得られたTTNY及びDDXを、モンテカルロ輸送計算コードPHITSによる計算と比較し、PHITSに組み込まれた核反応モデル及び評価済み核データライブラリJENDL-4.0/HEの妥当性を検証するとともに、PHITSによる計算の予測精度を評価した。
岩元 大樹; 中野 敬太; 明午 伸一郎; 佐藤 大樹; 岩元 洋介; 杉原 健太; 西尾 勝久; 石 禎浩*; 上杉 智教*; 栗山 靖敏*; et al.
Journal of Nuclear Science and Technology, 60(4), p.435 - 449, 2023/04
被引用回数：4 パーセンタイル：53.26(Nuclear Science & Technology)加速器駆動核変換システム(ADS)の研究開発及び京都大学臨界実験装置(KUCA)におけるADS未臨界炉物理の基礎研究を目的として、固定磁場強収束(FFAG)加速器を用いて107MeV陽子による鉄、鉛及びビスマス標的に対する二重微分中性子収量(TTNY)を測定した。TTNYは8個の中性子検出器(各検出器は小型のNE213液体有機シンチレータと光電子増倍管より構成される)からなる中性子検出器システムを用いて飛行時間法により得られたものである。測定で得られたTTNYを、粒子・重イオン輸送コードシステム(PHITS)に組み込まれたモンテカルロ法に基づく核破砕反応モデル(INCL4.6/GEM, Bertini/GEM, JQMD/GEM, JQMD/SMM/GEM)及び評価済み高エネルギー核データライブラリ(JENDL-4.0/HE)による計算結果と比較した。JENDL-4.0/HEを含む比較対象のモデルは、検出器角度5度における高エネルギーピークを再現しないなどの特徴的な不一致が見られた。測定で得られたTTNYとPHITSによって評価した20MeV以下のエネルギー及び角度積分中性子収率を比較した結果、INCL4.6/GEMがKUCAにおけるADS炉物理実験のモンテカルロ輸送シミュレーションに適していることが示された。
前川 禎通; 吉川 貴史*; 中堂 博之; 家田 淳一; 齊藤 英治
Journal of Applied Physics, 133(2), p.020902_1 - 020902_24, 2023/01
被引用回数：24 パーセンタイル：93.17(Physics, Applied)Along with the progress of spin science and spintronics research, the flow of electron spins, i.e., spin current, has attracted interest. New phenomena and electronic states were explained in succession using the concept of spin current. Moreover, as many of the conventionally known spintronics phenomena became well organized based on spin current, it has rapidly been recognized as an essential concept in a wide range of condensed matter physics. In this article, we focus on recent developments in the physics of spin, spin current, and their related phenomena, where the conversion between spin angular momentum and different forms of angular momentum plays an essential role. Starting with an introduction to spin current, we first discuss the recent progress in spintronic phenomena driven by spin-exchange coupling: spin pumping, topological Hall torque, and emergent inductor. We, then, extend our discussion to the interaction/interconversion of spins with heat, lattice vibrations, and charge current and address recent progress and perspectives on the spin Seebeck and Peltier effects. Next, we review the interaction between mechanical motion and electron/nuclear spins and argue the difference between the Barnett field and rotational Doppler effect. We show that the Barnett effect reveals the angular momentum compensation temperature, at which the net angular momentum is quenched in ferrimagnets.
岩元 大樹; 明午 伸一郎; 中野 敬太*; 佐藤 大樹; 岩元 洋介; 杉原 健太*; 石 禎浩*; 上杉 智教*; 栗山 靖敏*; 八島 浩*; et al.
Proceedings of 19th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.404 - 409, 2023/01
加速器駆動核変換システム(ADS)の研究開発に資するため、固定磁場強収束(FFAG)加速器を用い、核データを取得する実験的研究プログラムを開始した。ADSの核設計及び京都大学臨界集合体実験装置(KUCA)における未臨界実験体系の解析で重要となる、鉛及びビスマスの陽子入射中性子収量及び核分裂に関する核データを対象とした。中性子の飛行時間(TOF)測定で要求される短パルスビームの技術開発を行い、その要求値となるビーム幅10ns以下を達成するとともに、107MeV陽子入射による厚い標的中性子収量TTNY及び中性子生成二重微分断面積DDXをTOF法により測定した。TTNY及びDDXの測定には、小型シンチレータと光電子増倍管から構成される中性子検出器を用いた。測定で得られた結果をADSの核設計で用いられるPHITSによる解析値と比較した。さらに、マイクロチャンネルプレート(MCP)と多芯線比例計数管(MWPC)を組み合わせにより、107MeV陽子入射の
Pb核分裂反応から生成される核分裂片の質量数分布を測定した。本プログラムの最終年度となる令和4年度は、
Biに対する核分裂片の質量数分布と核分裂で生じる核分裂中性子の測定を実施するとともに、
Np核分裂計数管を用いて、陽子と標的との核反応で形成される中性子場の測定を実施する予定である。
宮川 鈴衣奈*; 上林 大介*; 中村 浩隆*; 橋田 昌樹*; Zen, H.*; 染川 智弘*; 松岡 健史*; 小倉 広之*; 寒河江 大輔*; 瀬戸 雄介*; et al.
Scientific Reports (Internet), 12, p.20955_1 - 20955_8, 2022/12
被引用回数：3 パーセンタイル：25.68(Multidisciplinary Sciences)大型放射光施設(SPring-8)にて原子力研究機構が有するビームラインBL22XUの応力イメージング装置を用いて、レーザー誘起周期構造(Laser-Induced Periodic Surface Structure: LIPSS)の結晶評価を行った。測定対象のLIPSSは、Ti:Sapphireレーザー(波長800nm)とMIR-FEL(中赤外自由電子レーザー:波長11.4
m)の2種の近・中赤外フェムト秒レーザーを用い、Si基板上に形成された。これらのレーザーは波長の違いの他、レーザーパルスの構造に違いがあり、その違いが形成されるLIPSSの構造に与える影響があることが分かった。放射光XRDにより、Ti:Sapphireレーザーによって形成されたLIPSSは、転位などの欠陥は発生せずに結晶性を維持するものの残留歪が存在することが判明した。一方、MIR-FELによって形成されたLIPSSは、残留歪はないものの転位などの欠陥が発生していることが分かった。これらの結果から、LIPSSを形成する光源レーザーの選択により、結晶状態の異なるLIPSSが得られることが分かった。これらの情報は、今後のLIPSSの機能的応用に向けた取り組みにおいて、有用な情報となりうる。
岩元 大樹; 中野 敬太; 明午 伸一郎; 佐藤 大樹; 岩元 洋介; 石 禎浩*; 上杉 智教*; 栗山 靖敏*; 八島 浩*; 西尾 勝久; et al.
JAEA-Conf 2022-001, p.129 - 133, 2022/11
加速器駆動システム(ADS)の核特性予測精度の向上と京都大学臨界集合体実験装置(KUCA)におけるADS炉物理実験で用いる中性子源情報の取得を目的として、京都大学の固定磁場強集束(FFAG)加速器を用いた核データ測定実験プログラムを開始した。このプログラムの一環として、鉄に対する陽子入射二重微分中性子収量(TTNY)及び断面積(DDX)を測定した。測定では、真空チェンバ内に設置された鉄標的に107MeVの陽子ビームを照射し、核反応によって標的から発生した粒子の信号を、小型の中性子検出器を用いて検出した。検出信号とFFAGキッカー電磁石の信号の時間差から飛行時間(TOF)を求め、ガンマ線の事象を波形弁別法によって除去して中性子事象をカウントすることで中性子のTOFスペクトルを求めた。得られた中性子のTOFスペクトルから、相対論的運動学により鉄標的に対するTTNY及びDDXを求めた。
中堂 博之; 今井 正樹; 松尾 衛; 前川 禎通; 齊藤 英治
Journal of the Physical Society of Japan, 90(8), p.081003_1 - 081003_11, 2021/08
被引用回数：4 パーセンタイル：38.65(Physics, Multidisciplinary)We demonstrate observation of the angular momentum compensation temperature 
, at which the net angular momentum is quenched in ferrimagnets. Using the Barnett effect, in which an object is magnetized by mechanical rotation owing to spin-rotation coupling, we measure in the Ho
Dy
Fe
O
system. We determine to be 240 K in Ho
FeO (HoIG). We find that increases with Dy content and show that of Ho
DyFeO corresponds with room temperature. We also demonstrate that 
Fe-NMR measurements can be applied to explore domain wall dynamics in HoIG. We find that the NMR intensity exhibits a maximum at in the multi-domain state. We provide a simple model for describing this NMR signal enhancement caused by enhancement of domain-wall mobility at .
中堂 博之; 松尾 衛*; 前川 禎通*; 齊藤 英治
Physical Review B, 103(17), p.174308_1 - 174308_10, 2021/05
被引用回数：8 パーセンタイル：47.11(Materials Science, Multidisciplinary)We report the observation of the Barnett field, rotational Doppler effect, and Berry phase using the rotating nuclear quadrupole resonance (NQR) methods. We have developed coil-spinning techniques that enable us to systematically study the effects of rotation in setups involving rotation of the signal detector, rotation of the sample, and simultaneous rotation of both the signal detector and sample. Applying these setups to NQR measurements, we observe NQR line splittings in which the spectral structures are clearly distinct among the setups. By analyzing these structures, we clarify the origin of the NQR line splittings and discuss the relationship between the rotational Doppler effect, Barnett field effect, and Berry phase in terms of the rotational degrees of freedom, such as the relative rotation and the sample rotation itself, and the observation frame of reference. We also provide clear evidence of the difference between the rotational Doppler effect and the Barnett field, and the equivalence of the Barnett field and the Berry phase.
中堂 博之; 松尾 衛*; 針井 一哉*; 前川 禎通*; 齊藤 英治
Applied Physics Express, 13(10), p.109102_1 - 109102_2, 2020/10
被引用回数：4 パーセンタイル：57.14(Physics, Applied)バーネット効果とは物体を回転させるとその物体が磁化する現象である。これは磁気モーメントに対して回転座標系での慣性力として磁場が働くと解釈できる。その磁場をバーネット磁場と呼ぶ。バーネット磁場は慣性力であるために、高速で回転する物体と同じ速度で回転する測定系が必要である。我々は新規にコイル回転法を独自開発し、その共振回路を用いて核磁気共鳴法(NMR)測定を行ったところ、核磁気モーメントに働くバーネット磁場によってNMRの共鳴周波数が回転数に比例してシフトするという結果を得た。この成果は2014年にApplied Physics Expressに掲載されたが、2018年の夏、Jean Jeener人物から、我々が測定したものはバーネット磁場ではなく、コイルを回転させた事による人為的な効果であるとの批判が出た。本論文はこれに対する我々の返答である。
染川 英俊*; Basha, D. A.*; Singh, A.*; 都留 智仁; 渡辺 博行*
Philosophical Magazine Letters, 100(10), p.494 - 505, 2020/10
被引用回数：13 パーセンタイル：53.71(Materials Science, Multidisciplinary)多くの金属材料のなかでも、マグネシウムは外部負荷のエネルギーの吸収が優れている。この吸収能には転位によるものに加えて、マグネシウムでは双晶境界が大きな役割を果たすことが知られているが、その影響は合金元素によって大きく異なる。本研究では、双晶境界によって生じるツインのモビリティーの変化について、純MgおよびMg-Ag, Mg-Sn, Mg-Y, Mg-Znの二元系合金について調査した。その結果、全ての二元系合金において、減衰能は純Mgに比べて低下することが分かった。これは、非整合の双晶境界への固溶元素の析出であり、第一原理計算により低い偏析エネルギーを持つ合金元素が効果的に減衰能の劣化を抑制することが明らかになった。
今井 正樹; 中堂 博之; 松尾 衛; 前川 禎通; 齊藤 英治
Physical Review B, 102(1), p.014407_1 - 014407_5, 2020/07
被引用回数：7 パーセンタイル：35.00(Materials Science, Multidisciplinary)The angular momentum compensation temperature of ferrimagnets has attracted much attention because of high-speed magnetic dynamics near . We show that NMR can be used to investigate domain wall dynamics near in ferrimagnets. We performed Fe-NMR measurements on the ferrimagnet Ho
Fe
O with = 245 K. In a multi-domain state, the NMR signal is enhanced by domain wall motion. We found that the NMR signal enhancement shows a maximum at in the multi-domain state. The NMR signal enhancement occurs due to increasing domain-wall mobility toward . We develop the NMR signal enhancement model involves domain-wall mobility. Our study shows that NMR in multi-domain state is a powerful tool to determine , even from a powder sample and it expands the possibility of searching for angular momentum-compensated materials.
高橋 遼*; 中堂 博之; 松尾 衛; 針井 一哉*; 大沼 悠一*; 前川 禎通; 齊藤 英治
Nature Communications (Internet), 11, p.3009_1 - 3009_6, 2020/06
被引用回数：26 パーセンタイル：81.63(Multidisciplinary Sciences)Hydrodynamic motion can generate a flux of electron-spin's angular momentum via the coupling between fluid rotation and electron spins. Such hydrodynamic generation, called spin hydrodynamic generation (SHDG), has recently attracted attention in a wide range of fields, especially in spintronics. Spintronics deals with spin-mediated interconversion taking place on a micro or nano scale because of the spin-diffusion length scale. To be fully incorporated into the interconversion, SHDG physics should also be established in such a minute scale, where most fluids exhibit a laminar flow. Here, we report electric voltage generation due to the SHDG in a laminar flow of a liquid-metal mercury. The experimental results show a scaling rule unique to the laminar-flow SHDG. Furthermore, its energy con- version efficiency turns out to be about 105 greater than of the turbulent one. Our findings reveal that the laminar-flow SHDG is suitable to downsizing and to extend the coverage of fluid spintronics.
bound state in the 
C
reaction at 1.8 GeV/
永江 知文*; 江川 弘行; 長谷川 勝一; 早川 修平; 細見 健二; 市川 裕大; 今井 憲一; 金原 慎二; 七村 拓野*; 成木 恵; et al.
AIP Conference Proceedings 2130, p.020015_1 - 020015_9, 2019/07
被引用回数：12 パーセンタイル：97.58(Physics, Nuclear)For the full understanding of baryon-baryon interactions in flavor 
, the 
interaction is the last missing piece of information. So far, we have revealed the 
interaction to be attractive (
MeV), and 
interaction to be repulsive in the medium to heavy mass-number region. The 
bonding energy is weakly attractive. While we have a few experimental observations suggesting the interaction would be attractive, there still exist large theoretical ambiguities weather it is attractive or not. Experimental determinations on the existence of bound states of hypernuclei by observing bound-state peaks are strongly awaited. In this report, a new preliminary result on the missing-mass spectrum of a C reaction, which strongly suggests the existence of -hypernuclear bound states, is presented.
針井 一哉; Seo, Y.-J.*; 堤 康雅*; 中堂 博之; 大柳 洸一*; 松尾 衛; 塩見 雄毅*; 小野 崇人*; 前川 禎通; 齊藤 英治
Nature Communications (Internet), 10, p.2616_1 - 2616_5, 2019/06
被引用回数：34 パーセンタイル：80.28(Multidisciplinary Sciences)Electric current has been used to send electricity to far distant places. On the other hand, spin current, a flow of electron spin, can in principle also send angular momentum to distant places. In a magnet, there is a universal spin carrier called a spin wave, a wave-type excitation of magnetization. Since spin waves exhibit a long propagation length, it should be able to send angular momentum that can generate torque and force at a distant place: a new function of magnets. Here we observe mechanical angular momentum transmission and force generation due to spin waves injected into YFeO by the spin-Seebeck effect. The spin-wave current, transmitted through a YFeO micro cantilever, was found to create a mechanical force on the cantilever as a non-local reaction of the spin-Seebeck effect. Spin-wave current can be generated remotely even in open circuits, and it can be used to drive micro mechanical devices.
DyFeO detected by the Barnett effect今井 正樹; 中堂 博之; 小野 正雄; 針井 一哉; 松尾 衛; 大沼 悠一*; 前川 禎通; 齊藤 英治
Applied Physics Letters, 114(16), p.162402_1 - 162402_4, 2019/04
被引用回数：23 パーセンタイル：70.84(Physics, Applied)We demonstrate that the angular momentum compensation temperature , at which the net angular momentum in the sample disappears, can be controlled in HoFeO by partially substituting Dy for Ho. The can be detected using the Barnett effect, by which mechanical rotation magnetizes an object due to spin-rotation coupling. We found that increases with the Dy content and clarified that the of HoDyFeO coincides with room temperature. The Barnett effect enables us to explore materials applicable to magnetic devices utilizing the angular momentum compensation only by rotating the powder sample at room temperature.
hyperon capture at rest in nuclear emulsionTheint, A. M. M.*; 江川 弘行; 吉田 純也; 他7名*
Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2019(2), p.021D01_1 - 021D01_10, 2019/02
被引用回数：6 パーセンタイル：42.94(Physics, Multidisciplinary)In the E373 experiment at KEK-PS, we have located nearly 
stopping events of 
hyperon candidates in nuclear emulsion. Among them, the identification of hyperon was performed with Constant Sagitta (CS) method by measuring multiple Coulomb scattering for 695 clearly stopping events. With use of Geant4 simulation, the parameters for the CS method were optimised and we obtained the number of real stopping events to be 
with 3.2% systematic error. The trapping probabilities of two 
hyperons for light and heavy nuclei were found to be 
% and 
%, respectively. For at least one trapping, the probabilities were 
% and 
% for light and heavy nuclei. These results are the first time to present the trapping probabilities of hyperons via hyperon capture at rest in the emulsion.
江川 弘行; 足利 沙希子; 長谷川 勝一; 橋本 直; 早川 修平; 細見 健二; 市川 裕大; 今井 憲一; 金原 慎二*; 七村 拓野; et al.
Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2019(2), p.021D02_1 - 021D02_11, 2019/02
被引用回数：30 パーセンタイル：83.20(Physics, Multidisciplinary)A double- hypernucleus, 
, was observed by the J-PARC E07 collaborationin nuclear emulsions tagged by the 
reaction. This event was interpreted as a production and decay of 
,
, or 
via capture in 
.By assuming the capture in the atomic 3D state, the binding energy of two hyperons
(
)of these double- hypernuclei are obtained to be
, 
, and 
, respectively. Based on the kinematic fitting, is the most likely explanation for the observed event.
金原 慎二*; 江川 弘行; 早川 修平; 吉田 純也; 他12名*
Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2019(1), p.011H01_1 - 011H01_9, 2019/01
被引用回数：5 パーセンタイル：37.91(Physics, Multidisciplinary)ダブルハイパー核の崩壊から放出された核種を識別してその親核種を同定するため、電荷1から5までの核種を識別する技術を開発した。この方法は基本的には原子核乾板中の飛跡体積を測定するもので、その太さ、乾板の表面からの深さ、角度を、
H, 
He, 
Li, 
Be, 
Bについて理研RIBFで照射したサンプルについて評価した。
線を用いた較正ののち、線飛跡との体積比を用いて5種類の電荷を識別する二次関数の関係式を得た。この手法を、過去に検出された複数解釈のあるグザイハイパー核候補について、その識別に用いた。その結果、シングルラムダハイパー核の崩壊の娘粒子の一つを、尤度比0.9で
Heと識別した。そして、この事象は
+ 
N 
Be + 
He + 
と一意に同定された。
佐藤 哲也; 浅井 雅人; Borschevsky, A.*; Beerwerth, R.*; 金谷 佑亮*; 牧井 宏之; 水飼 秋菜*; 永目 諭一郎; 長 明彦; 豊嶋 厚史; et al.
Journal of the American Chemical Society, 140(44), p.14609 - 14613, 2018/11
被引用回数：32 パーセンタイル：69.73(Chemistry, Multidisciplinary)第一イオン化エネルギー(IP
)は、原子の価電子軌道に関する情報を与える。99番元素アインスタイニウムよりも重いアクチノイドのIPは、一度に一つの原子しか扱うことのできない実験の難しさから、これまでに実験的に測定された例はなかった。我々は表面電離法を応用した新しい測定手法により、103番元素ローレンシウム(Lr)のIP測定に成功し、Lrが弱く束縛された最外殻電子をもつことを強く示唆する結果を得た。一方、Lrとは対象的に、102番元素ノーベリウムは充填された5f軌道および7s軌道をもつために、アクチノイド中最高のIPをもつと考えられている。表面電離法によるIP決定法をNoおよび100番元素フェルミウム, 101番元素メンデレビウムに適用することにより求められた各IPから、5f軌道への電子の充填に伴ってIPが単調に増加し、Noで最も大きくなることを確かめることができた。このことから、f軌道に電子が充填され、アクチノイド系列がLrで終わることを実験的に確かめた。
