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論文

$$Xi^-$$ atomic X-ray spectroscopy using a counter-emulsion hybrid method

藤田 真奈美; 長谷川 勝一; 細見 健二; 市川 真也; 市川 裕大; Kim, S.; 七村 拓野; 佐甲 博之; 田村 裕和; 山本 剛史; et al.

Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2022(12), p.123D01_1 - 123D01_17, 2022/12

https://doi.org/10.1093/ptep/ptac156
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Physics, Multidisciplinary)

$$Xi^-$$ atomic X-ray spectroscopy is one of the most useful methods for investigation of the $$Xi$$-nucleus strong interaction. Since the X-ray energy is shifted and/or broadened due to the $$Xi$$-nucleus strong interaction compared to those calculated from electromagnetic interaction alone, the measurement of the energy shift, $$Delta$$E, and the width, $$Gamma$$, give us information on the $$Xi$$-nucleus potential. A serious problem in the measurement is the significant background derived from in-flight $$Xi^-$$ decay. A novel method of identifying stopped $$Xi^-$$ events using the nuclear emulsion was developed to realize the first $$Xi^-$$ atomic X-ray spectroscopy experiment as the J-PARC E07 experiment, which also aimed at searching for $$LambdaLambda$$ and $$Xi^-$$ hypernuclei in the emulsion. The X-rays emitted from $$Xi^-$$ Br and $$Xi^-$$ Ag atoms were measured using germanium detectors. No clear peaks were observed in the obtained spectra. However, we succeeded in reducing the background to 1/170 by this method employing coincidence measurements using nuclear emulsion and X-ray detectors.

論文

Measurement of differential cross sections for $$Sigma^+ p$$ elastic scattering in the momentum range 0.44-0.80 GeV/c

七村 拓野; 藤田 真奈美; 長谷川 勝一; 市川 真也; 市川 裕大; 今井 憲一*; 成木 恵; 佐藤 進; 佐甲 博之; 田村 裕和; et al.

Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2022(9), p.093D01_1 - 093D01_35, 2022/09

https://doi.org/10.1093/ptep/ptac101
 被引用回数：5 パーセンタイル：67.44(Physics, Multidisciplinary)

We performed a novel $$Sigma^+p$$ scattering experiment at the J-PARC Hadron Experimental Facility. Approximately 2400 $$Sigma^+p$$ elastic scattering events were identified from $$4.9 times 10^7$$ tagged $$Sigma^+$$ particles in the $$Sigma^+$$ momentum range 0.44 - 0.80 GeV/c. The differential cross sections of the $$Sigma^+p$$ elastic scattering were derived with much better precision than in previous experiments. The obtained differential cross sections were approximately 2 mb/sr or less, which were not as large as those predicted by the fss2 and FSS models based on the quark cluster model in the short-range region. By performing phase-shift analyses for the obtained differential cross sections, we experimentally derived the phase shifts of the $$^3S_1$$ and $$^1P_1$$ channels for the first time. The phase shift of the 3S1 channel, where a large repulsive core was predicted owing to the Pauli effect between quarks, was evaluated to be $$20^circ<|delta_{^3S_1}|<35^circ$$. If the sign of $$delta_{^3S_1}$$ is assumed to be negative, the interaction in this channel is moderately repulsive, as the Nijmegen extended-sort-core models predicted.

論文

First observation of a nuclear $$s$$-state of a $$Xi$$ hypernucleus, $$^{15}_{Xi}{rm C}$$

吉本 雅浩*; 藤田 真奈美; 橋本 直; 早川 修平; 市川 裕大; 市川 真也; 今井 憲一*; 七村 拓野; 成木 恵; 佐甲 博之; et al.

Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2021(7), p.073D02_1 - 073D02_19, 2021/07

https://doi.org/10.1093/ptep/ptab073
 被引用回数：13 パーセンタイル：81.3(Physics, Multidisciplinary)

Bound-systems of $$Xi^-$$-$$^{14}_{}{rm N}$$ are studied via $$Xi^-$$ capture at rest followed by emission of a twin single-$$Lambda$$ hypernucleus in the emulsion detectors. Two events forming extremely deep $$Xi^-$$ bound states were obtained by analysis of a hybrid method in the E07 experiment at J-PARC and reanalysis of the E373 experiment at KEK-PS. The decay mode of one event was assigned as $$Xi^-+^{14}_{}{rm N}to^{5}_{Lambda}{rm He}$$+$$^{5}_{Lambda}{rm He}$$+$$^{4}_{}{rm He}$$+$$n$$. Since there are no excited states for daughter particles, the binding energy of the $$Xi^-$$ hyperon, $$B_{Xi^-}$$, in $$^{14}_{}{rm N}$$ nucleus was uniquely determined to be 6.27 $$pm$$ 0.27 MeV. Another $$Xi^-$$-$$^{14}_{}{rm N}$$ system via the decay $$^{9}_{Lambda}{rm Be}$$ + $$^{5}_{Lambda}{rm He}$$ + $$n$$ brings a $$B_{Xi^-}$$ value, 8.00 $$pm$$ 0.77 MeV or 4.96 $$pm$$ 0.77 MeV, where the two possible values of $$B_{Xi^-}$$ correspond to the ground and the excited states of the daughter $$^{9}_{Lambda}{rm Be}$$ nucleus, respectively. Because the $$B_{Xi^-}$$ values are larger than those of the previously reported events (KISO and IBUKI), which are both interpreted as the nuclear $$1p$$ state of the $$Xi^-$$-$$^{14}_{}{rm N}$$ system, these new events give the first indication of the nuclear $$1s$$ state of the $$Xi$$ hypernucleus, $$^{15}_{Xi}{rm C}$$.

論文

J-PARC E07; Systematic study of double strangeness system with hybrid emulsion method

吉田 純也; 赤石 貴也; 藤田 真奈美; 長谷川 勝一; 橋本 直; 細見 健二; 市川 真也; 市川 裕大; 今井 憲一*; Kim, S.; et al.

JPS Conference Proceedings (Internet), 33, p.011112_1 - 011112_8, 2021/03

https://doi.org/10.7566/JPSCP.33.011112

J-PARC E07 is the most ambitious and complex emulsion experiment to date investigating double hypernuclei with Hybrid emulsion method. The physics run at the K1.8 beam line in the J-PARC hadron experimental facility have been completed in 2017. The emulsion sheets are presently being analyzed with dedicated optical microscopes. Current statistics are estimated to be more 3 times than that of previous experiments. Quantitative data on the $$Lambda Lambda$$ and $$Xi N$$ interaction are being accumulated successfully via analysis of double $$Lambda$$ and $$Xi$$ hypernuclei. Multiple $$Xi$$ hypernucleus candidates suggests several features about $$Xi$$ hypernucleus that the identification efficiency of $$^{15}_Xi$$C is significantly higher than other mode, many daughters of $$^{15}_Xi$$C are identified as He or Be, and multiple bound states of $$Xi^-$$ exist in the $$^{14}$$N nucleus. An analysis of X-ray spectroscopy of $$Xi^-$$ hyperatoms are ongoing.

論文

Study of $$Lambda$$ identification method by the $$pi^-p to K^0Lambda$$ reaction for a $$Lambda p$$ scattering experiment at J-PARC

坂尾 珠和*; 藤田 真奈美; 長谷川 勝一; 細見 健二; 市川 真也; 市川 裕大; 今井 憲一*; 七村 拓野; 成木 恵; 佐甲 博之; et al.

JPS Conference Proceedings (Internet), 33, p.011133_1 - 011133_6, 2021/03

https://doi.org/10.7566/JPSCP.33.011133

The $$pi^-p to K^0Lambda$$ reaction is an important elementary process to produce $$Lambda$$ from a proton target and is a key for a $$Lambda p$$ scattering experiment where the momentum of $$Lambda$$ should be tagged from the missing momentum of the $$(pi^-,K^0)$$ reaction. However, the $$(pi^-,K^0)$$ spectroscopy method has not been established yet due to the difficulty of the $$K^0$$ detection. Therefore, we have proposed a new $$K^0$$ detection method where $$pi^+$$ and $$pi^-$$ from the $$K^0$$ decay are measured by a forward magnetic spectrometer and a detector cluster surrounding the target, respectively. The feasibility of the $$K^0$$ detection method was confirmed by analyzing the J-PARC E40 data taken with such a detector system. In the analysis, $$Lambda$$'s were successfully identified in the missing mass spectrum of the $$pi^-p to K^0 X$$ reaction.

論文

Study of $$Sigma N$$ interaction from the $$Sigma p$$ scattering experiment at J-PARC

三輪 浩司*; 藤田 真奈美; 長谷川 勝一; 細見 健二; 市川 真也; 市川 裕大; 今井 憲一*; 七村 拓野; 成木 恵; 佐甲 博之; et al.

Journal of Physics; Conference Series, 1643, p.012174_1 - 012174_6, 2020/12

https://doi.org/10.1088/1742-6596/1643/1/012174
 被引用回数：2 パーセンタイル：84.57(Astronomy & Astrophysics)

A high statistics $$Sigma p$$ scattering experiment has been performed at the K1.8 beamline in the J-PARC Hadron Experimental Facility. Data for momentum-tagged $$Sigma^-$$ beam running in a liquid hydrogen target were accumulated by detecting the $$pi^{-}p to {K}^{+}{Sigma}^{-}$$ reaction with a high intensity $$pi^-$$ beam of 20 M/spill. The number of the $$Sigma^-$$ beam was about $$1.7 times 10^7$$ in total. The $$Sigma^- p$$ elastic scattering and the $$Sigma^- p to Lambda n$$ inelastic scattering events were successfully observed with about 100 times larger statistics than that in past experiments.

論文

Evaluation of dark current profile for prediction of voltage holding capability on multi-aperture multi-grid accelerator for ITER

錦織 良; 小島 有志; 花田 磨砂也; 柏木 美恵子; 渡邊 和弘; 梅田 尚孝; 戸張 博之; 吉田 雅史; 市川 雅浩; 平塚 淳一; et al.

Plasma and Fusion Research (Internet), 11, p.2401014_1 - 2401014_4, 2016/03

https://doi.org/10.1585/pfr.11.2401014

ITERやJT-60SAにおける中性粒子入射装置では、多孔多段(MAMuG)加速器による高エネルギー、大電流ビームの安定供給が要求されている。これらの加速器の設計に向けては、真空放電で決まる耐電圧の予測が重大な課題となっており、原子力機構では、MAMuG加速器をの耐電圧を物理理解に基づいて設計するために、真空放電の物理過程の研究を実施している。これまでの研究成果から、この真空放電は電界放出電子による暗電流が起点となっていると考えている。しかし、F-N理論によれば、暗電流は電界増倍係数$$beta$$によって決まるが、これまで$$beta$$は実験的にしか求めることができなかった。そこで、今回、$$beta$$の決定機構を調べるために、MAMuG加速器の大面積電極の電界の異なる3つの領域で独立に暗電流を測定した。その結果、$$beta$$は電極のコンディショニングと共に低下するが、絶縁破壊電界Eによって表される実効電界$$beta$$Eが一定で1MV/mmであることが分かった。これは、小型電極から求めた実効電界$$beta$$Eよりも1桁大きい値であり、面積の依存性を示唆していると考えている。この$$beta$$Eの値を利用することにより、絶縁破壊電界時における$$beta$$を求めることができ、暗電流の評価と耐電圧の予測を関連付けることができると考えている。

論文

Measurement of heat load density profile on acceleration grid in MeV-class negative ion accelerator

平塚 淳一; 花田 磨砂也; 小島 有志; 梅田 尚孝; 柏木 美恵子; 宮本 賢治*; 吉田 雅史; 錦織 良; 市川 雅浩; 渡邊 和弘; et al.

Review of Scientific Instruments, 87(2), p.02B137_1 - 02B137_3, 2016/02

https://doi.org/10.1063/1.4935636
 被引用回数：4 パーセンタイル：21.76(Instruments & Instrumentation)

負イオンの引出・加速の物理を理解するために、ITER原型加速器において加速電極上の熱負荷密度分布を初めて測定した。熱負荷密度分布を測定するために、加速電極孔周辺領域をそれぞれが熱絶縁された34個の銅ブロックで構成し、それぞれの銅ブロックに熱電対を接合することで、空間分解能3mm程度の熱負荷密度分布測定に成功した。これはビーム径16mmのビームのテイル成分を測定するのに十分な分解能である。この測定により、加速電極孔周辺において熱負荷密度分布に2箇所のピークを発見した。ビームオプティクスやガス密度分布を変化させる実験により、これら2つのピークは負イオン及び2次電子の衝突であることが明らかになった。これは負イオンや2次電子の軌道を理解するために必要な初めての実験結果である。

論文

Time evolution of negative ion profile in a large cesiated negative ion source applicable to fusion reactors

吉田 雅史; 花田 磨砂也; 小島 有志; 柏木 美恵子; 梅田 尚孝; 平塚 淳一; 市川 雅浩; 渡邊 和弘; Grisham, L. R.*; 津守 克嘉*; et al.

Review of Scientific Instruments, 87(2), p.02B144_1 - 02B144_4, 2016/02

https://doi.org/10.1063/1.4938406
 被引用回数：9 パーセンタイル：42.81(Instruments & Instrumentation)

ITERおよびJT-60SAのような大型負イオン源では、大面積の引出領域から大電流負イオンビームを生成するために、負イオン生成を高めるセシウム(Cs)を供給する。しかし、この大型負イオン源内のCsの挙動と、負イオン生成の空間分布との関係は実験的に明らかにされていない。そこで、ITER級の大きさを有するJT-60負イオン源内のCsおよび負イオン生成の空間分布の時間変化を調べた。その結果、Csの供給量0.4gまでCsの指標となるCsの発光強度、および負イオン生成に変化はなかった。これは、Csが供給口付近の水冷されたイオン源内壁に吸着しているものと考えられる。その後、Csの発光強度および負イオン生成は供給口直下付近の引出領域から増加した。Csの中性・イオン輸送計算の初期結果によると、負イオン生成が増加し始めた領域と、供給口付近でプラズマによりイオン化したCsの輸送位置は概ね一致した。さらにCsを供給し続けることで負イオン生成の増加した領域は徐々に拡大し、供給量約2gで一様な大電流ビームを生成した。以上の結果より、負イオン生成にはイオン化したCsの輸送が重要な役割を担っていることが分かった。

論文

Development of design technique for vacuum insulation in large size multi-aperture multi-grid accelerator for nuclear fusion

小島 有志; 花田 磨砂也; 戸張 博之; 錦織 良; 平塚 淳一; 柏木 美恵子; 梅田 尚孝; 吉田 雅史; 市川 雅浩; 渡邊 和弘; et al.

Review of Scientific Instruments, 87(2), p.02B304_1 - 02B304_5, 2016/02

https://doi.org/10.1063/1.4931803
 被引用回数：11 パーセンタイル：49.05(Instruments & Instrumentation)

原子力機構では、ITERやJT-60SAで利用する中性粒子入射装置の実現に向けて、大面積多孔多段負イオン加速器を開発中であり、1MVや500kVの直流超高電圧を真空中で安定して保持できる耐電圧性能が要求されている。そこで、真空放電の物理理解に基づく耐電圧設計手法を確立することを目的として、今回、これまでの耐電圧試験結果に基づいて、多段の入れ子構造である加速電極支持構造の形状を、耐電圧や境界条件から最適化する手法を開発した。本手法では、ビーム光学から要求される電圧及びギャップ長から、電極平板部の面積、つまり同軸の入れ子構造となる円筒型電極の半径を決定することにより、耐電圧を満たすための同軸間ギャップ長を求める。これにより一段分の対向する陰極・陽極の電極構造が決まるため、本手法を段数分くり返すことにより、耐電圧を満たした加速電極支持構造を境界条件の中で一意に設計することが可能となる。得られた加速器の耐電圧を予測するために、未解明であった多段による耐電圧の劣化を、5段電極を用いて実験的に調べた結果、5段の耐電圧は1段耐電圧の段数倍よりも25%程度耐電圧が減少し、段数の増加による影響が見られた。この効果を考慮した結果、本手法によるJT-60用負イオン加速器の耐電圧解析が10%以下の誤差の範囲で一致し、ITERやJT-60SAの耐電圧設計の精度を向上することができた。

論文

Development of the negative ion beams relevant to ITER and JT-60SA at Japan Atomic Energy Agency

花田 磨砂也; 小島 有志; 戸張 博之; 錦織 良; 平塚 淳一; 柏木 美恵子; 梅田 尚孝; 吉田 雅史; 市川 雅浩; 渡邊 和弘; et al.

Review of Scientific Instruments, 87(2), p.02B322_1 - 02B322_4, 2016/02

https://doi.org/10.1063/1.4934584
 被引用回数：11 パーセンタイル：49.05(Instruments & Instrumentation)

本論文は原子力機構(JAEA)で開発中の負イオンビームに関する最新結果を報告するものである。JAEAでは、国際熱核融合実験炉(ITER)およびJT-60SAの実現に向けて、それぞれ1MeV, 40A,3600秒および22A, 500keV, 100秒の重水素負イオンビームの開発を行っている。これらの負イオンビームを開発するために、ITERやJT-60SAの設計と同様、多段静電加速器とセシウム添加型負イオン源を開発している。静電加速器の開発においては、長時間加速をした開発を指向しており、その課題である加速電極の熱負荷を、イオンビームの軌道を制御することにより、許容値以下に低減した。その結果、負イオンの加速時間を、従来の1秒未満から試験装置の電源の限界である60秒まで進展させた。また、セシウム添加型負イオン源の開発においては、大電流負イオンビームの長パルス生成を指向しており、これまでに15A、100秒のビーム生成を達成している。今後、長パルス生成時に顕在化した、イオン源内のアーク放電プラズマの放電破壊(アーキング)の問題を解決し、JT-60SAで要求される22Aを超える電流値で100秒以上の負イオンビーム生成を目指す。

報告書

実験炉組合せ照射(JRR-3⇔常陽)及びホット施設(WASTEF,JMTRホットラボ,MMF,FMF)の作業計画と作業報告; 長寿命プラント照射損傷管理技術に関する研究開発

松井 義典; 高橋 広幸; 山本 雅也; 仲田 祐仁; 吉武 庸光; 阿部 和幸; 吉川 勝則; 岩松 重美; 石川 和義; 菊地 泰二; et al.

JAEA-Technology 2009-072, 144 Pages, 2010/03

JAEA-Technology-2009-072.pdf:45.01MB

日本原子力研究開発機構は、平成17年10月に日本原子力研究所と核燃料サイクル開発機構との統合によって誕生した。この統合を最大限に利用したプロジェクトが、旧電源開発促進対策特別会計法及び特別会計に関する法律(エネルギー対策特別会計)に基づく文部科学省からの受託事業「長寿命プラント照射損傷管理技術に関する研究開発」である。この「長寿命プラント照射損傷管理技術に関する研究開発」において、材料の照射損傷評価指標の確立に重要な、世界で類のない、高速実験炉「常陽」と研究用原子炉であるJRR-3を利用した組合せ照射材を平成18年から平成19年の約2年間の短期間で取得した。本報告は、これら常陽,JRR-3の実験炉施設及びWASTEF, JMTRホットラボ,MMF, FMFのホット施設を利用した組合せ照射における作業計画から作業結果及び照射試験における照射温度と照射量の評価をまとめたものである。

論文

Gamow-Teller decay of the $$T=1$$ nucleus $$^{46}$$Cr

大西 健夫*; Gelberg, A.*; 櫻井 博儀*; 米田 健一郎*; 青井 考*; 今井 伸明*; 馬場 秀忠*; Von Brentano, P.*; 福田 直樹*; 市川 雄一*; et al.

Physical Review C, 72(2), p.024308_1 - 024308_7, 2005/08

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.72.024308
 被引用回数：21 パーセンタイル：77.65(Physics, Nuclear)

$$^{46}$$Crのベータ崩壊を理化学研究所のサイクロトロン加速器を用いて初めて測定し、$$B(GT)$$値0.64$$pm$$0.20が得られた。この実験値を$$pf$$殻模型空間を仮定した殻模型計算と比較し、その相互作用依存性を調べた。KB3, FPD6, GXPF2相互作用はそれぞれ実験値を誤差棒の範囲内で説明することはできるが、これらの理論値は1.5倍ほどの開きがあり、どの相互作用が優れているかは今後の精密測定が待たれることとなった。この比較的大きなベータ崩壊確率は、準重陽子描像により定性的に議論可能であることがわかった。

口頭

Progress in the development of long pulse negative ion sources in N-NBI for JT-60SA and ITER

平塚 淳一; 花田 磨砂也; 小島 有志; 梅田 尚孝; 柏木 美恵子; 吉田 雅史; 錦織 良; 市川 雅浩; 渡邊 和弘; 戸張 博之

no journal, , 

原子力機構では、JT-60SAやITERにおける中性粒子入射装置の要請を満たす高パワー長パルス負イオン源の実現を目指した研究開発を実施している。これまで、長パルス化に伴う負イオン生成の劣化、加速器の耐電圧の改善及び高エネルギー粒子による熱負荷の低減が大きな課題であった。負イオン生成については、劣化の原因が長パルス時のプラズマ電極の過熱にあることを突き止め、高温流体を用いたプラズマ電極温度制御技術を開発した。これにより、15アンペアの大電流負イオンビームを、JT-60SAで要請される100秒間生成することに成功した。耐電圧については、加速器の面積、孔数、段数の耐電圧への影響を実験及び理論の両面から詳細に解析し、多孔多段加速器の耐電圧設計手法を確立した。電極熱負荷については、熱負荷の原因となる2次粒子の加速を制限する電極孔構造を開発した。その結果、熱負荷をITERの設計値より低い13%に低減し、ITERで要請されるパワー密度と同等の185MW/m$$^{2}$$ (974keV, 190A/m$$^{2}$$)のビームパルス幅を0.4秒から60秒にまで伸張することに成功した。この結果、JT-60SA及びITERに向けた負イオン長パルス加速技術の開発に見通しが得られた。

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