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論文

Investigation of the ground-state spin inversion in the neutron-rich $$^{47,49}$$Cl isotopes

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

Physical Review C, 104(4), p.044331_1 - 044331_16, 2021/10

理化学研究所のRIビームファクトリーにて中性子過剰$$^{47,49}$$Clの励起状態を$$^{50}$$Arからのノックアウト反応によって生成し、脱励起ガンマ線からそのエネルギー準位を測定した。また、陽子ノックアウトの運動量分布から$$^{49}$$Clの基底状態が$$3/2^+$$であることがわかった。その結果を大規模殻模型計算およびいくつかの第一原理計算と比較した。$$^{47,49}$$Cl同位体の基底状態および第一励起状態は、計算で用いた相互作用に敏感であることがわかった。それは、陽子の一粒子エネルギーと四重極集団運動との複雑な結合によるためであると考えられる。

論文

Competition between allowed and first-forbidden $$beta$$ decays of $$^{208}$$At and expansion of the $$^{208}$$Po level scheme

Brunet, M.*; Podoly$'a$k, Zs.*; Berry, T. A.*; Brown, B. A.*; Carroll, R. J.*; Lica, R.*; Sotty, Ch.*; Andreyev, A. N.; Borge, M. J. G.*; Cubiss, J. G.*; et al.

Physical Review C, 103(5), p.054327_1 - 054327_13, 2021/05

 被引用回数:1 パーセンタイル:74.98(Physics, Nuclear)

The structure of $$^{208}$$Po populated through the EC/$$beta^{+}$$ decay of $$^{208}$$At is investigated using $$gamma$$-ray spectroscopy at the ISOLDE Decay Station. The presented level scheme contains 27 new excited states and 43 new transitions, as well as a further 50 previously observed $$gamma$$ rays which have been (re)assigned a position. Through the analysis using the shell model calculations approximately half of the $$beta$$-decay strength of $$^{208}$$At is found to proceed via allowed decay and half via first-forbidden decay. The first-forbidden transitions predominantly populate core excited states at high excitation energies, which is qualitatively understood using shell model considerations.

論文

Electronic structure of the high-$$T_{rm C}$$ ferromagnetic semiconductor (Ga,Fe)Sb; X-ray magnetic circular dichroism and resonance photoemission spectroscopy studies

坂本 祥哉*; Tu, N. T.*; 竹田 幸治; 藤森 伸一; Hai, P. N.*; Anh, L. D.*; 若林 勇希*; 芝田 悟朗*; 堀尾 眞史*; 池田 啓祐*; et al.

Physical Review B, 100(3), p.035204_1 - 035204_8, 2019/07

The electronic structure and the magnetism of the ferromagnetic semiconductor (Ga,Fe)Sb, whose Curie temperature $$T_{rm C}$$ can exceed room temperature, were investigated by means of X-ray absorption spectroscopy (XAS), X-ray magnetic circular dichroism (XMCD), and resonance photoemission spectroscopy (RPES). The line-shape analyses of the XAS and XMCD spectra suggest that the ferromagnetism is of intrinsic origin. The orbital magnetic moments deduced using XMCD sum rules were found to be large, indicating that there is a considerable 3$$d^{6}$$ contribution to the ground state of Fe. From RPES, we observed a strong dispersive Auger peak and nondispersive resonantly enhanced peaks in the valence-band spectra. The latter is a fingerprint of the correlated nature of Fe 3$$d$$ electrons, whereas the former indicates their itinerant nature. It was also found that the Fe 3$$d$$ states have a finite contribution to the density of states at the Fermi energy. These states, presumably consisting of majority-spin $$p$$-$$d$$ hybridized states or minority-spin e states, would be responsible for the ferromagnetic order in this material.

論文

Electronic structure of the high-$$T_{rm C}$$ ferromagnetic semiconductor (Ga,Fe)Sb; X-ray magnetic circular dichroism and resonance photoemission spectroscopy studies

坂本 祥哉*; Tu, N. T.*; 竹田 幸治; 藤森 伸一; Hai, P. N.*; Anh, L. D.*; 若林 勇希*; 芝田 悟朗*; 堀尾 眞史*; 池田 啓祐*; et al.

Physical Review B, 100(3), p.035204_1 - 035204_8, 2019/07

 被引用回数:8 パーセンタイル:67.98(Materials Science, Multidisciplinary)

The electronic structure and the magnetism of the ferromagnetic semiconductor (Ga,Fe)Sb, whose Curie temperature $$T_{rm C}$$ can exceed room temperature, were investigated by means of X-ray absorption spectroscopy (XAS), X-ray magnetic circular dichroism (XMCD), and resonance photoemission spectroscopy (RPES). The line-shape analyses of the XAS and XMCD spectra suggest that the ferromagnetism is of intrinsic origin. The orbital magnetic moments deduced using XMCD sum rules were found to be large, indicating that there is a considerable 3$$d^{6}$$ contribution to the ground state of Fe. From RPES, we observed a strong dispersive Auger peak and nondispersive resonantly enhanced peaks in the valence-band spectra. The latter is a fingerprint of the correlated nature of Fe 3$$d$$ electrons, whereas the former indicates their itinerant nature. It was also found that the Fe 3$$d$$ states have a finite contribution to the density of states at the Fermi energy. These states would be responsible for the ferromagnetic order in this material.

論文

Investigation of the $$Delta$$$$n$$ = 0 selection rule in Gamow-Teller transitions; The $$beta$$-decay of $$^{207}$$Hg

Berry, T. A.*; Podoly$'a$k, Zs.*; Carroll, R. J.*; Lic$u{a}$, R.*; Grawe, H.*; Timofeyuk, N. K.*; Alexander, T.*; Andreyev, A. N.; Ansari, S.*; Borge, M. J. G.*; et al.

Physics Letters B, 793, p.271 - 275, 2019/06

 被引用回数:3 パーセンタイル:52.47(Astronomy & Astrophysics)

Gamow-Teller $$beta$$ decay is forbidden if the number of nodes in the radial wave functions of the initial and final states is different. This $$Delta$$$$n$$ = 0 requirement plays a major role in the $$beta$$ decay of heavy neutron-rich nuclei, affecting the nucleosynthesis through the increased half-lives of nuclei on the astrophysical $$r$$-process pathway below both $$Z$$ = 50 (for $$N >$$ 82) and $$Z$$ = 82 (for $$N >$$ 126). The level of forbiddenness of the $$Delta$$$$n$$ = 1 $$nu$$1$$g_{9/2} rightarrow pi$$0$$g_{7/2}$$ transition has been investigated from the $$beta^{-}$$ decay of the ground state of $$^{207}$$Hg into the single-proton-hole nucleus $$^{207}$$Tl in an experiment at the ISOLDE Decay Station. From statistical observational limits on possible $$gamma$$-ray transitions depopulating the $$pi$$0$$g^{-1}_{7/2}$$ state in $$^{207}$$Tl, an upper limit of 3.9$$times$$10$$^{-3}$$ % was obtained for the probability of this decay, corresponding to log$$ft >$$ 8.8 within a 95% confidence limit. This is the most stringent test of the $$Delta$$$$n$$ = 0 selection rule to date.

論文

Numerical simulation of MCCI based on MPS method with different types of concrete

Chai, P.; 近藤 雅裕*; Erkan, N.*; 岡本 孝司*

Annals of Nuclear Energy, 103, p.227 - 237, 2017/05

 被引用回数:10 パーセンタイル:79.25(Nuclear Science & Technology)

半陰解法を用いた粒子法(MPS法)に基づいてMCCI現象を解析するため、マルチフィジックスモデルを使用して2次元計算コードを開発した。以前の研究とは対照的に、ガス発生については、アブレーション挙動への影響を調査するために、液体プール内の気泡の力のバランスを計算することにより解析した。さらに、コリウムと溶融コンクリート間の酸化還元反応からの熱放出を計算することにより、化学反応をモデル化した。コンクリートの種類に起因し、異なるアブレーションが生じると考えられる。この影響を評価するため、CCI-2およびCCI-3試験について、本研究で開発したコードを用いて解析した。解析結果は、軸方向および半径方向のアブレーション速度について、実験結果と一致している。珪質コンクリート試験で観察された異方性アブレーション挙動の原因として、ガス放出および化学反応による側壁近くの熱伝達の促進が挙げられることを解析結果は示唆している。一方、石灰石を多く含むコンクリートを使用した試験では、底部コンクリートからの大量のガス放出によって軸方向のアブレーションも促進されたため、等方性アブレーション挙動が生成された。アブレーション挙動に加えて、CCI-3試験の下部のクラスト形成とコンクリートとコリウムの界面プロファイルが、本研究で提案したモデルによりよく再現された。

論文

Identification of the crossing point at $$N$$ = 21 between normal and intruder configurations

Lic$u{a}$, R.*; Rotaru, F.*; Borge, M. J. G.*; Gr$'e$vy, S.*; Negoita, F.*; Poves, A.*; Sorlin, O.*; Andreyev, A.; Borcea, R.*; Costache, C.*; et al.

Physical Review C, 95(2), p.021301_1 - 021301_6, 2017/02

 被引用回数:12 パーセンタイル:79.17(Physics, Nuclear)

The $$beta^{-}$$ decay of $$^{34}$$Mg was used to study the $$^{34}$$Al nucleus through $$gamma$$ spectroscopy at the Isotope Separator On-Line facility of CERN. Previous studies identified two $$beta$$-decaying states in $$^{34}$$Al having spin-parity assignments $$J^{pi}$$=4$$^{-}$$ dominated by the normal configuration $$pi$$(d5/2)$$^{-1}$$ $$bigoplus$$ $$nu$$(f7/2) and $$J^{pi}$$ = 1$$^{+}$$ by the intruder configuration $$pi$$(d5/2)$$^{-1}$$ $$bigoplus$$ $$nu$$(d3/2)$$^{-1}$$(f7/2)$$^{2}$$. Their unknown ordering and relative energy have been the subject of debate for the placement of $$^{34}$$Al inside or outside the $$N$$ = 20 "island of inversion". We report here that the 1$$^{+}$$ intruder lies only 46.6 keV above the 4$$^{-}$$ ground state. In addition, a new half-life of $$T_{1/2}$$=44.9(4)ms, that is twice as long as thepreviously measured 20(10) ms, has been determined for $$^{34}$$Mg. Large-scale shell-model calculations with the recently developed SDPF-U-MIX interaction are compared with the new data and used to interpret the mechanisms at play at the very border of the $$N$$ = 20 island of inversion.

論文

Beta-delayed proton emission from $$^{20}$$Mg

Lund, M. V.*; Andreyev, A.; Borge, M. J. G.*; Cederk$"a$ll, J.*; De Witte, H.*; Fraile, L. M.*; Fynbo, H. O. U.*; Greenlees, P. T.*; Harkness-Brennan, L. J.*; Howard, A. M.*; et al.

European Physical Journal A, 52(10), p.304_1 - 304_14, 2016/10

 被引用回数:13 パーセンタイル:75.95(Physics, Nuclear)

Beta-delayed proton emission from $$^{20}$$Mg has been measured at ISOLDE, CERN, with the ISOLDE Decay Station setup including both charged-particle and $$gamma$$-ray detection capabilities. A total of 27 delayed proton branches were measured including seven so far unobserved. An updated decay scheme, including three new resonances above the proton separation energy in $$^{20}$$Na and more precise resonance energies, is presented. Beta-decay feeding to two resonances above the Isobaric Analogue State in $$^{20}$$Na is observed. This may allow studies of the 4032.9(2.4) keV resonance in $$^{19}$$Ne through the beta decay of $$^{20}$$Mg, which is important for the astrophysically relevant reaction $$^{15}$$O($$alpha$$,$$gamma$$)$$^{19}$$Ne. Beta-delayed protons were used to obtain a more precise value for the half-life of $$^{20}$$Mg, 91.4(1.0) ms.

論文

Fast-timing study of the $$l$$-forbidden 1/2$$^+$$ $$rightarrow$$ 3/2$$^+$$ $$M1$$ transition in $$^{129}$$Sn

Lic$u{a}$, R.*; Mach, H.*; Fraile, L. M.*; Gargano, A.*; Borge, M. J. G.*; M$u{a}$rginean, N.*; Sotty, C. O.*; Vedia, V.*; Andreyev, A.; Benzoni, G.*; et al.

Physical Review C, 93(4), p.044303_1 - 044303_7, 2016/04

 被引用回数:5 パーセンタイル:46.38(Physics, Nuclear)

The levels in $$^{129}$$Sn populated from the $$beta^-$$ decay of $$^{129}$$In isomers were investigated at the ISOLDE facility of CERN using the newly commissioned ISOLDE Decay Station. The lowest 1/2$$^+$$ state and the 3/2$$^+$$ ground state in $$^{129}$$Sn are expected to have configurations dominated by the neutron $$s_{1/2}$$ ($$l$$=0) and $$d_{3/2}$$ ($$l$$=2) single-particle states, respectively. Consequently, these states should be connected by a somewhat slow $$l$$-forbidden $$M1$$ transition. Using fast-timing spectroscopy we have measured the half-life of the 1/2$$^+$$ 315.3-keV state, $$T_{1/2}$$ = 19(10) ps, which corresponds to a moderately fast $$M1$$ transition. Shell-model calculations using the CD-Bonn effective interaction, with standard effective charges and $$g$$ factors, predict a 4-ns half-life for this level. We can reconcile the shell-model calculations to the measured $$T_{1/2}$$ value by the renormalization of the $$M1$$ effective operator for neutron holes.

論文

Magnetization process of the $$n$$-type ferromagnetic semiconductor (In,Fe)As:Be studied by X-ray magnetic circular dichroism

坂本 祥哉*; Anh, L. D.*; Hai, P. N.*; 芝田 悟朗*; 竹田 幸治; 小林 正起*; 高橋 文雄*; 小出 常晴*; 田中 雅明*; 藤森 淳*

Physical Review B, 93(3), p.035203_1 - 035203_6, 2016/01

AA2016-0502.pdf:1.1MB

 被引用回数:11 パーセンタイル:56.66(Materials Science, Multidisciplinary)

In order to investigate the mechanism of ferromagnetic ordering in the new $$n$$-type magnetic semiconductor (In,Fe)As codoped with Be, we have performed X-ray absorption spectroscopy and X-ray magnetic circular dichroism (XMCD) studies. The spectral line shapes suggest that the ferromagnetism is intrinsic, originating from Fe atoms incorporated into the zinc-blende-type InAs lattice. The magnetization curves of Fe measured by XMCD were well reproduced by the superposition of a Langevin function representing superparamagnetic (SPM) behavior of nanoscale ferromagnetic domains and a $$T$$-linear function representing Curie-Weiss paramagnetism even much above the Curie temperatures. The data at 20 K showed a deviation from the Langevin behavior, suggesting a gradual establishment of macroscopic ferromagnetism on lowering temperature. The existence of nanoscale ferromagnetic domains indicated by the SPM behavior suggests spatial fluctuations of Fe concentration on the nanoscale.

論文

Spin and orbital magnetic moments of Fe in the $$n$$-type ferromagnetic semiconductor (In,Fe)As

小林 正起*; Anh, L. D.*; Hai, P. N.*; 竹田 幸治; 坂本 祥哉*; 門野 利治*; 岡根 哲夫; 斎藤 祐児; 山上 浩志; 原田 慈久*; et al.

Applied Physics Letters, 105(3), p.032403_1 - 032403_4, 2014/07

AA2015-0418.pdf:0.82MB

 被引用回数:1 パーセンタイル:5.16(Physics, Applied)

The electronic and magnetic properties of Fe atoms in the ferromagnetic semiconductor (In,Fe)As codoped with Be have been studied by X-ray absorption spectroscopy (XAS) and X-ray magnetic circular dichroism (XMCD) at the Fe $$L_{2,3}$$ edge. The XAS and XMCD spectra showed simple spectral line shapes similar to Fe metal, but the ratio of the orbital and spin magnetic moments estimated using the XMCD sum rules was significantly larger than that of Fe metal, indicating a significant orbital moment of Fe 3$$d$$ electrons in (In,Fe)As:Be. The XMCD intensity as a function of magnetic field indicated hysteretic behavior of the superparamagnetic-like component due to discrete ferromagnetic domains. VC

論文

軟X線磁気円二色性による希薄磁性半導体Ga$$_{1-x}$$Mn$$_{x}$$AsのMnイオンの磁気的相互作用の研究

竹田 幸治; 小林 正起*; 岡根 哲夫; 大河内 拓雄*; 岡本 淳*; 斎藤 祐児; 小林 啓介*; 山上 浩志; 藤森 淳*; 田中 新*; et al.

放射光, 22(4), p.202 - 209, 2009/07

SPring-8 BL23SUで改良・整備を進めてきた軟X線磁気円二色性装置を用いて、希薄磁性半導体Ga$$_{1-x}$$Mn$$_{x}$$AsのMn元素の磁気的特性を系統的な温度・磁場依存性測定を行って調べた。その結果、Gaと置換されたMnイオンと結晶格子の隙間に入り込んだMnイオンの間には反強磁性相互作用が存在しており、キュリー温度と結晶格子の隙間に入り込んだMnイオンの量とは明らかに相関していて、Gaと置換されたMnイオンの強磁性秩序を結晶格子の隙間に入り込んだMnイオンが阻害していることがわかった。

論文

Nature of magnetic coupling between Mn ions in as-grown Ga$$_{1-x}$$Mn$$_{x}$$As studied by X-ray magnetic circular dichroism

竹田 幸治; 小林 正起*; 岡根 哲夫; 大河内 拓雄; 岡本 淳*; 斎藤 祐児; 小林 啓介*; 山上 浩志; 藤森 淳; 田中 新*; et al.

Physical Review Letters, 100(24), p.247202_1 - 247202_4, 2008/06

 被引用回数:37 パーセンタイル:82.78(Physics, Multidisciplinary)

希薄磁性半導体(DMS)Ga$$_{1-x}$$Mn$$_{x}$$Asは、半導体スピントロニクス分野で注目を集めているが、室温強磁性は達成されていない。現状の試料作成技術では、MnイオンはGaイオンと置換される一方で、GaAs格子間にも侵入してしまい、この格子間に侵入したMnイオンの役割(影響)が不明であった。格子間に侵入した磁性イオンに関する同様の問題は、他のDMSにも多く存在する。今回の詳細なXMCD測定によって、格子間に侵入したMnイオンが、Gaイオンと置換されたMnイオン間の強磁性秩序の妨げになっていることが明らかになった。これは、格子間に侵入した磁性イオンの排除が多くのDMSの室温強磁性達成のために不可欠であるという試料作成に対する明確な方針を示すものである。

口頭

Ga$$_{1-x}$$Mn$$_{x}$$Asの内殻吸収磁気円二色性による磁気的相互作用の研究

竹田 幸治; 小林 正起*; 岡根 哲夫; 大河内 拓雄; 岡本 淳*; 斎藤 祐児; 小林 啓介*; 山上 浩志; 藤森 淳; 田中 新*; et al.

no journal, , 

希薄磁性半導体Ga$$_{1-x}$$Mn$$_{x}$$Asは、半導体スピントロニクス分野で注目を集めているが、室温強磁性は達成されていない。現状の試料作成技術では、MnイオンはGaイオンと置換される一方で、GaAs格子間にも侵入してしまい、この格子間に侵入したMnイオンの役割影響が不明であった。格子間に侵入した磁性イオンに関する同様の問題は、他の希薄磁性半導体にも多く存在する。今回の内殻吸収磁気円二色性の詳細な温度・磁場依存性測定によって、格子間に侵入したMnイオンが、Gaイオンと置換されたMnイオン間の強磁性秩序の妨げになっていることが明らかになった。これは、格子間に侵入した磁性イオンの排除が室温強磁性達成のために不可欠であるという試料作成に対する明確な方針を示すものである。

口頭

軟X線磁気円二色性による希薄磁性半導体Ga$$_{1-x}$$Mn$$_{x}$$Asの熱処理前後におけるスピン電子状態変化の研究

竹田 幸治; 岡根 哲夫; 藤森 淳*; 斎藤 祐児; 山上 浩志; 大矢 忍*; Hai, P. N.*; 田中 雅明*

no journal, , 

Ga$$_{1-x}$$Mn$$_{x}$$Asのキュリー温度($$T$$$$_{rm c}$$)が熱処理によって劇的に上昇することはよく知られているが、電子状態の観点からの理解は進んでいない。そこで、われわれは軟X線磁気円二色性(XMCD)を用いて、熱処理前後でのMn 3d電子のスピン電子状態の変化を調べた。実験は大型放射光施設SPring-8のBL23SUで実施した。熱処理なしのGa$$_{1-x}$$Mn$$_{x}$$As(x=0.04, $$T$$$$_{rm c}$$=65K)と、その試料の一部を2時間270$$^{circ}$$Cで熱処理したGa$$_{1-x}$$Mn$$_{x}$$As($$T$$$$_{rm c}$$=120K)の二つの試料に対して、Mn L$$_{2,3}$$(2p$$rightarrow$$3d)吸収端でのXMCDスペクトルの温度・磁場依存性を調べた。その結果、熱処理前後での顕著なスペクトル形状の変化は観測されなかったが、XMCD総和則を用いてMnのスピン磁気モーメント($$M$$$$_{S}$$)を見積もったところ、熱処理後は$$M$$$$_{S}$$が増大していることがわかった。そして、自発磁化の発現が熱処理前の試料では約100Kで$$T$$$$_{rm c}$$(65K)よりも高く、熱処理後の試料では約120Kでほぼ$$T$$$$_{rm c}$$(120K)と同じであることがわかった。この結果は、熱処理前においてもマクロな$$T$$$$_{rm c}$$よりも高い温度で強磁性秩序を示すドメインが既に存在しており、熱処理によって強磁性ドメインの均一化が進み、結果、マクロな$$T$$$$_{rm c}$$も上昇したことを示唆している。

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