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論文

Circular polarization measurement of $$gamma$$-rays emitted from $$^{32}$$S(n,$$gamma$$)$$^{33}$$S reaction with polarized neutrons

遠藤 駿典; 藤岡 宏之*; 井出 郁央*; 飯沼 昌隆*; 岩本 信之; 岩本 修; 亀田 健斗*; 河村 しほり*; 木村 敦; 北口 雅暁*; et al.

EPJ Web of Conferences, 329, p.05003_1 - 05003_3, 2025/06

https://doi.org/10.1051/epjconf/202532905003

共鳴の全角運動量は核データにおいて重要なパラメータの一つであるが、その測定は困難な場合が多く、測定で決定されていないことが多い。本研究では共鳴の全角運動量を偏極中性子照射により発生したガンマ線の円偏光度の測定により決定する手法の確立を目指している。円偏光どの測定を行うためのガンマ線ポラリメータを開発し、J-PARC・MLF・ANNRIに設置し、偏極中性子入射による$$^{32}$$S(n,$$gamma$$)$$^{33}$$S反応における5.4MeVガンマ線の円偏光度の測定を行った。この5.4MeVのガンマ線は50%円偏光していることが知られており、このガンマ線を用いてポラリメータの円偏光度への感度であるAnalyzing Powerを決定することが目的である。測定の結果1%程度の差が確認され、ANNRIにて初めて円偏光度の測定に成功した。

論文

Development of a compact ${it in situ}$ $$^{3}$$He neutron spin filter at J-PARC

高橋 慎吾; 鬼柳 亮嗣; 奥平 琢也*; 高田 秀佐*; 小林 龍珠; 奥泉 舞桜; 猪野 隆*; 浅井 寛太*; 土川 雄介; 及川 健一; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 1075, p.170410_1 - 170410_8, 2025/06

https://doi.org/10.1016/j.nima.2025.170410
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Instruments & Instrumentation)

This study developed a compact and portable in-situ $$^{3}$$He neutron spin filter (${it in situ}$ $$^{3}$$He NSF) utilizing spin-exchange optical pumping at MLF of J-PARC. Its performance as an incident neutron polarizer was evaluated at MLF, where it achieved a $$^{3}$$He polarization exceeding 0.6, corresponding to a neutron polarization greater than 0.8 at 1.8 ${AA}$. Notably, the ${it in situ}$ $$^{3}$$He NSF demonstrated stable operation for 110 h. These outcomes signify that the developed in-situ $$^{3}$$He NSF facilitates and promotes polarized pulsed neutron experiments at MLF.

論文

Circular polarization measurement for individual gamma rays in capture reactions with intense pulsed neutrons

遠藤 駿典; 安部 亮太*; 藤岡 宏之*; 猪野 隆*; 岩本 修; 岩本 信之; 河村 しほり*; 木村 敦; 北口 雅暁*; 小林 龍珠*; et al.

European Physical Journal A, 60(8), p.166_1 - 166_10, 2024/08

https://doi.org/10.1140/epja/s10050-024-01392-6
 被引用回数：3 パーセンタイル：67.20(Physics, Nuclear)

Measurements of $$gamma$$-ray circular polarization emitted from neutron capture reactions provide valuable information for nuclear physics studies. The spin and parity of excited states can be determined by measuring the circular polarization from polarized neutron capture reactions. Furthermore, the $$gamma$$-ray circular polarization in a neutron capture resonance is crucial for studying the enhancement effect of parity nonconservation in compound nuclei. The $$gamma$$-ray circular polarization can be measured using a polarimeter based on magnetic Compton scattering. A polarimeter was constructed, and its performance indicators were evaluated using a circularly polarized $$gamma$$-ray beam. Furthermore, as a demonstration, the $$gamma$$-ray circular polarization was measured in $$^{32}$$S(n,$$gamma$$)$$^{33}$$S reactions with polarized neutrons.

論文

High sensitivity of a future search for effects of $$P$$-odd/$$T$$-odd interactions on the 0.75 eV $$p$$-wave resonance in $$overrightarrow{n}$$+$$^{139}overrightarrow{textrm{La}}$$ forward transmission determined using a pulsed neutron beam

中部 倫太郎*; Auton, C. J.*; 遠藤 駿典; 藤岡 宏之*; Gudkov, V.*; 広田 克也*; 井出 郁央*; 猪野 隆*; 石角 元志*; 神原 理*; et al.

Physical Review C, 109(4), p.L041602_1 - L041602_4, 2024/04

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.109.L041602
 被引用回数：1 パーセンタイル：9.15(Physics, Nuclear)

Neutron transmission experiments can offer a new type of highly sensitive search for time-reversal invariance violating (TRIV) effects in nucleon-nucleon interactions via the same enhancement mechanism observed for large parity violating (PV) effects in neutron-induced compound nuclear processes. In these compound processes, the TRIV cross-section is given as the product of the PV cross-section, a spin-factor $$kappa$$, and a ratio of TRIV and PV matrix elements. We determined $$kappa$$ to be 0.59 $$pm$$ 0.05 for $$^{139}$$La+n using both (n, $$gamma$$) spectroscopy and ($$overrightarrow{n}$$+$$^{139}overrightarrow{textrm{La}}$$) transmission. This result quantifies for the first time the high sensitivity of the $$^{139}$$La 0.75 eV $$p$$-wave resonance in a future search for $$P$$-odd/$$T$$-odd interactions in ($$overrightarrow{n}$$+$$^{139}overrightarrow{textrm{La}}$$) forward transmission.

論文

Spin dependence in the $$p$$-wave resonance of $$^{139}$$$overrightarrow{textrm{La}}$+$overrightarrow{n}$

奥平 琢也*; 中部 倫太郎*; Auton, C. J.*; 遠藤 駿典; 藤岡 宏之*; Gudkov, V.*; 井出 郁央*; 猪野 隆*; 石角 元志*; 神原 理*; et al.

Physical Review C, 109(4), p.044606_1 - 044606_9, 2024/04

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.109.044606
 被引用回数：2 パーセンタイル：54.52(Physics, Nuclear)

We measured the spin dependence in a neutron-induced p-wave resonance by using a polarized epithermal neutron beam and a polarized nuclear target. Our study focuses on the 0.75 eV $$p$$-wave resonance state of $$^{139}$$La+n, where largely enhanced parity violation has been observed. We determined the partial neutron width of the $$p$$-wave resonance by measuring the spin dependence of the neutron absorption cross section between polarized $$^{139}$$La and polarized neutrons. Our findings serve as a foundation for the quantitative study of the enhancement effect of the discrete symmetry violations caused by mixing between partial amplitudes in the compound nuclei.

口頭

中性子透過実験を用いた時間反転対称性の破れにおける到達可能な探索感度

中部 倫太郎*; 遠藤 駿典; 藤岡 宏之*; 井出 郁央*; 猪野 隆*; 河村 しほり*; 北口 雅暁*; 小林 龍珠*; 奥 隆之; 奥平 琢也*; et al.

no journal, , 

低エネルギー中性子と原子核の反応では、複合核共鳴を経由することにより大きな空間反転対称性の破れが観測されている実験事実がある。それと同様の機構が働くならば、時間反転対称性の破れが高感度に探索できる可能性がある。入射中性子エネルギー0.75eVのp波共鳴に対して大きな空間反転対称性の破れが観測されている$$^{139}$$Laを標的とした、中性子透過実験による時間反転対称性の破れの到達可能な探索感度について報告する。

口頭

$$^{139}$$La(n,$$gamma$$)$$^{140}$$La反応のガンマ線の円偏光測定による$$^{140}$$La励起状態のスピンの測定

遠藤 駿典; 奥平 琢也*; 奥泉 舞桜*; 河村 しほり*; 北口 雅暁*; 木村 敦; 小林 龍珠; 嶋 達志*; 清水 裕彦*; 高田 秀佐*; et al.

no journal, , 

原子核が中性子を吸収して形成する複合核を介する反応過程では、空間反転対称性の破れが、基本的な粒子同士の反応である陽子-陽子散乱に比べ、最大で約$$10^6$$倍増幅することが実験的に確認されている。これと同様の原理で時間反転対称性も複合核過程を介すことで増幅されることが示唆されており、我々はこのモデルに基づき、未だ発見されていない素粒子標準模型を超える時間反転対称性の破れの探索を目指している。この増幅モデルはs-p混合モデルで説明できるとされているが、実験的な検証はされていない。s-p混合モデルは中性子捕獲反応の角相関を定式化するが、その計算にはガンマ線放出後の終状態、つまり励起状態のスピンの値が必要である。したがって本研究では精密な理論検証のために、偏極熱中性子を照射した際に、$$^{139}$$La(n,$$gamma$$)$$^{140}$$La反応から放出されるガンマ線の円偏光度の測定を行うことにより、$$^{140}$$La励起状態のスピンを測定した。

口頭

$$^{3}$$He中性子スピンフィルターの高性能化に向けた$$^{3}$$Heセル性能評価手法の開発

小林 龍珠; 奥 隆之; 他5名*

no journal, , 

$$^{3}$$He中性子スピンフィルター($$^{3}$$He NSF)はmeV-eVの広いエネルギーの中性子を偏極可能な中性子偏極デバイスであり、J-PARC MLFにおいても開発及びユーザー利用が進んでいる。$$^{3}$$He NSFの性能(中性子の偏極率と透過率を考慮した性能)は中性子エネルギーに依存し、$$^{3}$$Heセルごとに最適なエネルギー値が異なる。そのため、実験ごとに最適化された$$^{3}$$Heセルを作製する必要がある。しかし現在の作製法では高性能な3Heセルの収率が悪く、$$^{3}$$He NSF普及の障壁となっている。我々のグループでは$$^{3}$$Heセルの評価手法の開発を行い、作製手法と$$^{3}$$He NSF性能の関係性を調査している。従来の$$^{3}$$Heセル評価手法では環境磁場による影響が含まれていた。つまり$$^{3}$$Heセルのサイズに依存して環境の影響が変化するため、異なる3Heセル同士を比較することが出来なかった。今回、新たに高精度磁場測定装置を開発し、環境磁場による影響を単独で評価することが可能となった。これにより、複数の$$^{3}$$Heセルの評価結果を定量的に比較することが可能となった。本発表では我々の$$^{3}$$Heセルに行った本評価の結果について報告する。

口頭

Development of evaluation system for $$^{3}$$He spin filters at J-PARC

小林 龍珠; 奥 隆之; 他6名*

no journal, , 

Our group has been developing $$^{3}$$He spin filters at J-PARC. Since the start of user experiments in 2017, the number of experiment days has increased to over 80 days per year. To develop high-performance $$^{3}$$He spin filters, we have been working on an evaluation system for the $$^{3}$$He glass cells that are part of the $$^{3}$$He spin filters. This system aims to provide valuable insights for the further development of the 3He spin filters. The recent developments and performance evaluations of the $$^{3}$$He spin filters will be reported in this presentation.

口頭

中性子捕獲反応における空間反転対称性の破れ測定

Snow, W. M.*; Auton, C.*; 遠藤 駿典; 藤岡 宏之*; 井出 郁央*; 猪野 隆*; 後藤 優*; 河村 しほり*; 北口 雅暁*; 小林 龍珠*; et al.

no journal, , 

本研究では(n,$$gamma$$)チャネルを通るparity-oddな断面積を測定する技術を使用して、いくつかの重い原子核における新しいp波共鳴を探索することを目指している。これらのいずれかの原子核において、大きなparity violationが発見されれば、NOPTREX collaborationによる偏極中性子-偏極原子核の透過測定 における時間反転対称性の破れ探索計画の新たな候補となる可能性がある。この情報は、重い原子核におけるparity oddな混合に関する既存の理論をテストするのにも役立つ。本研究では質量数が$$140<A<180$$の核のうちスピンがゼロでない約15個の原子核において新しいp波共鳴、並びにparity violationの存在を探すことを目的としている。近年J-PARCにおいて開発された偏極中性子生成デバイス、Heスピンフィルタを用いた高い偏極率を持つ中性子、及びMLF・BL04のGe検出器群を用い、高感度なparity violationの探索が可能となっている。本年は測定のテストとして、すでに大きなparity violationの存在が知られているLa-139の0.75eV共鳴での測定を行い、先行研究と一致する10%程度の有意なparity violationを得た。さらに目的とする$$140<A<180$$のうちの一部の原子核の中性子捕獲反応の測定を行なったとともに、2024年3月にはこれら核のparity violationの最初の測定を予定している。本発表ではNOPTREXをはじめとしたプロジェクトの概要、並びに最新の成果と今後の展望について発表する。

口頭

複合核における時間反転対称性破れの探索T-odd/P-odd断面積の上限値の実験的決定

中部 倫太郎; 遠藤 駿典; 小林 龍珠; 奥 隆之

no journal, , 

低エネルギー中性子と原子核の反応では、複合核共鳴を経由することによりp波共鳴近傍で大きな空間反転対称性の破れが観測されている。それと同様の機構が働くならば、時間反転対称性の破れを高感度に探索できる可能性がある。2023年に実施した偏極$$^{139}$$La標的に対する偏極中性子透過データを再解析し、核偏極が非零の場合に現れるPodd/Toddスピン観測量を新たに定式化した。実験値と理論式を比較した結果、Podd/Todd断面積に対して上限値を得た。

口頭

J-PARC MLFにおける$$^{3}$$Heスピンフィルター開発の現況

小林 龍珠; 奥 隆之; 他8名*

no journal, , 

中性子偏極手法の一つである$$^{3}$$Heスピンフィルターは、偏極$$^{3}$$He原子核による中性子スピンの選択的吸収を原理とした中性子偏極デバイスである。中性子吸収反応を利用することで広帯域の中性子に適用可能であり、J-PARC MLFの大強度かつ広範なエネルギー領域の中性子ビームに対しても有用な偏極手法である。我々のグループでは、多様な中性子ビームラインにおける偏極中性子実験環境の整備を目的として、$$^{3}$$Heスピンフィルターを構成する$$^{3}$$Heセル、$$^{3}$$He偏極用レーザー光学系、および静磁場環境といった各構成要素の開発および実用化を進めている。従来、ビームライン外で$$^{3}$$Heを偏極させ輸送するEx-situ型を用いてきたが、$$^{3}$$Heの偏極緩和により使用可能時間が限られるという短所があった。近年、ビームライン上で$$^{3}$$He原子核を偏極可能な小型のIn-situ型スピンフィルターを開発し、複数の実験で運用を行った。これにより、定常的に高偏極を維持できる利点を持つIn-situ型と、小型という利点を持つEx-situ型の双方を実験目的に応じて使い分けることが可能となり、ユーザー実験の柔軟性と効率が大きく向上した。また、$$^{3}$$Heセル開発においては、熱外中性子用の長大$$^{3}$$Heセルの作製や、スピンアナライザー用の大立体角$$^{3}$$Heセルの作製も進めている。

口頭

$$^{139}$$Laを用いた複合核共鳴反応におけるパリティ非保存量の終状態依存性の測定

後藤 優*; 伊東 佑起*; 井出 郁央*; 猪野 隆*; 遠藤 駿典; 奥 隆之; 奥平 琢也*; 奥泉 舞桜*; 亀田 健斗*; 河村 しほり*; et al.

no journal, , 

$$^{139}$$La, $$^{131}$$Xe, $$^{117}$$Snなどの原子核が中性子を共鳴吸収し複合核状態を形成する反応において、空間反転対称性の破れが大幅に増幅される現象が観測されている。この増幅効果を用いて時間反転対称性の破れを高感度で探索する実験が計画されており、増幅機構の解明が急務である。複合核モデルの検証を目的として、我々は2023年5月に$$^{139}$$Laと中性子の反応における空間反転非保存量の終状態依存性の測定を行った。本発表ではその解析結果を発表する。

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