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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

 被引用回数:2 パーセンタイル:57.54(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.

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

 被引用回数:1 パーセンタイル:9.76(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.

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

Polarization analysis instruments for separation of incoherent scattering at BL15 TAIKAN and SANS-J

廣井 孝介; 熊田 高之; 中部 倫太郎; 元川 竜平; 奥 隆之

no journal, , 

In small-angle neutron scattering (SANS) measurement, incoherent scattering components from samples are observed as background that does not have structural information. The incoherent scattering component can be experimentally estimated and separated from the coherent scattering one by separately observing spin-flip and non-spin-flip scattering components using polarization analysis. There are some SANS instruments that have such polarization analysis option in Japan, BL15 TAIKAN at Material and Life science Experimental Facility (MLF) of J-PARC and SANS-J of JRR-3. In this presentation, we will introduce polarization analysis setups of TAIKAN and SANS-J and show recent experimental results.

口頭

スピンコントラスト変調中性子小角散乱法を用いた複合材料のナノ構造解析; 氷結晶を例に

中部 倫太郎; 熊田 高之

no journal, , 

圧力を印加しながら凍結保存することで、凍結防止剤の添加量を低下させつつ氷結晶の成長を抑制する手法が注目されている。このとき、氷結晶はナノからサブミクロンに留まれば細胞組織に物理的損傷を与えないと考えられている。氷結晶成長の観点から圧力と凍結防止剤による氷結晶抑制メカニズムが明らかになれば、新たな凍結保存法の開発につながる。そこで本研究会では、サブミクロン以下の氷結晶の観測が唯一可能な核偏極中性子小角散乱法を用いた研究について報告する。

口頭

Observation of the nano-size ice crystals with spin-contrast-variation SANS method in a glassy sugar aqueous solution for the development of the cryopreservation technique

中部 倫太郎; 熊田 高之; 元川 竜平

no journal, , 

細胞の凍結保存には、氷結晶の成長に伴う細胞組織の物理的損傷を防ぐことが重要である。そのために凍結防止剤として糖を添加し、急速凍結によりガラス化させることによって氷結晶の生成と成長を抑制している。一般的に、氷結晶の大きさが1$$mu$$m以下に留まれば細胞小器官に影響を与えないと考えられている。したがって、糖の種類、濃度に依存した氷結晶の大きさと形状が観測できれば、細胞生存率の高い凍結保存法の確立につながる。通常のSANS法では、糖が偏析したアモルファスと氷結晶の間の散乱長密度(SLD)差が小さいゆえに、アモルファス中に含まれる欠陥構造との弁別ができなかった。対して我々は、偏極水素核と偏極中性子の干渉性散乱長が互いの偏極度の積に依存して変化する原理を利用したスピンコントラスト変調中性子小角散乱(SCV-SANS)法を、1$$mu$$m以下の氷結晶を観測する手法として適用した。J-PARCのSANSビームライン(TAIKAN)でのSCV-SANS測定から、我々は凍結グルコース水溶液中の氷結晶が高さ数nmの平板形状であることを決定した。本講演では、その詳細な実験手法とこの氷結晶の形状が示唆する物理的な背景、そして、高圧という新たな指標を取り入れた今後のSCV-SANS測定について報告する。

口頭

凍結架橋法を用いた光触媒ハイドロゲルの合成と水質浄化への応用

杉田 剛; 上田 祐生; 中部 倫太郎; 森 勝伸*; 南川 卓也; 関根 由莉奈

no journal, , 

酸化タングステンを内包するハイドロゲルを、凍結架橋法を用いて合成した。当該光触媒ゲルは、カルボキシメチルセルロースナノファイバー溶液と酸化タングステン微粒子を混合したのち凍結し、クエン酸溶液を添加して溶解させるだけで合成された。ゲル特性はSEM-EDXや共焦点レーザー顕微鏡、中性子小角散乱によって特徴付けられ、その光触媒性能は、有機色素の分解を通して評価した。

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

スピンコントラスト変調中性子小角散乱法を用いた糖による氷結晶成長阻害メカニズムの研究

中部 倫太郎; 熊田 高之

no journal, , 

細胞の凍結保存には、氷結晶の成長に伴う細胞組織の物理的損傷を防ぐことが重要である。そのために凍結防止剤として糖を添加し、急速凍結によりガラス化させることによって氷結晶の生成と成長を抑制している。一般的に、氷結晶の大きさが1$$mu$$m以下に留まれば細胞小器官に影響を与えないと考えられている。したがって、糖の種類、濃度に依存した氷結晶の大きさと形状が観測できれば、細胞生存率の高い凍結保存法の確立につながる。通常のSANS法では、糖が偏析したアモルファスと氷結晶の間の散乱長密度(SLD)差が小さいゆえに、アモルファス中に含まれる欠陥構造との弁別ができなかった。対して我々は、偏極水素核と偏極中性子の干渉性散乱長が互いの偏極度の積に依存して変化する原理を利用したスピンコントラスト変調中性子小角散乱(SCV-SANS)法を、$$mu$$m以下の氷結晶を観測する手法として適用した。J-PARCのSANSビームライン(TAIKAN)でのSCV-SANS測定から、我々は凍結グルコース水溶液中の氷結晶が高さ数nmの平板形状であることを決定した。本講演では、氷結晶の生成、成長が糖によってどのように抑制されているのかというメカニズムにも言及して報告する。

口頭

JRR-3 SANS-Jにおける小角散乱と超小角散乱同時測定システムの開発

佐々木 未来; 中部 倫太郎; 熊田 高之; 元川 竜平

no journal, , 

SANS-Jは研究炉JRR-3に設置された小角散乱装置である。中性子ビームを用いてナノからマイクロメートルスケールまでの物質構造を解析することができ、ソフトマター、材料科学など幅広い分野の研究に使用されている。SANS-Jではこれまで超小角領域(約0.0002-0.05${AA}$$$^{-1}$$)の測定にはフォトマルチプライヤー(PMT)型検出器を使用していた。しかし、このPMT検出器は真空管内で動作できず、背後の$$^3$$He検出器への投影面積が大きいため、小角領域を測定する検出器との同時測定は不可能であった。本研究では、真空中で動作可能で投影面積が小さく、広いダイナミックレンジと高い位置分解能を有するフラットパネル検出器を4枚の正方形配置で導入した。超小角領域と小角領域測定を同時に取得できるシステムを構築し、性能評価測定では、従来は単独で測定していた0.004-0.3nm$$^{-1}$$ (0.0004-0.03${AA}$$$^{-1}$$)の広い$$Q$$領域を同一試料に対して同時に取得可能であることを確認した。本講演ではその他の性能評価測定結果も併せて報告する。

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

90% background reduction using 99.999% aluminium windows and 30 times enhancement of polarized neutron flux using extended short-focal-length magnetic lenses in SANS-J at JRR-3

熊田 高之; 元川 竜平; 中部 倫太郎; 廣井 孝介; 奥 隆之; 岩瀬 裕希*

no journal, , 

We found that SANS intensity from 99.999% aluminium (5N-Al) is much smaller than that from the alloys, and then developed a 500 mm-diameter 5N-Al window for a vacuum tube of SANS-J at JRR-3. Although the center thickness of 5N-Al window (3 mm) was made larger than that of the alloy window used so far (1 mm) to compensate smaller fracture strength, the scattering from the window was reduced by 10 in maximum. We also demonstrated a novel use of the magnetic lenses without polarizer for the scattering measurements at Q larger than 0.2 nm$$^{-1}$$ by focusing the incident neutron beam with positive spin polarity on the sample position using extended magnetic lenses. The flux of polarized neutron beam became higher than that with non-focused conventional layout by a factor of 30.

口頭

Polarization analysis method for removing incoherent scattering component at BL15 TAIKAN and SANS-J

廣井 孝介; 熊田 高之; 中部 倫太郎; 元川 竜平; 奥 隆之

no journal, , 

In small-angle neutron scattering (SANS) measurement, incoherent scattering components from samples are observed as background that does not have structural information. The incoherent scattering component can be experimentally estimated and separated from the coherent scattering one by separately observing spin-flip and non-spin-flip scattering components using polarization analysis. There are some SANS instruments that have such polarization analysis option in Japan, BL15 TAIKAN at Material and Life science Experimental Facility (MLF) of J-PARC and SANS-J of JRR-3. In this presentation, we will introduce polarization analysis setups of TAIKAN and SANS-J and show recent experimental results.

口頭

Development of a proton polarized apparatus

中部 倫太郎; 熊田 高之

no journal, , 

We planned to improve the polarization to 50%, which is a sufficiently practical level, by increasing the magnetic field to 6.3 T and improving the sample cooling efficiency. The sample cooling efficiency can be improved by the insert design by circulating cryogenic helium gas from the bottom of the sample cell through the top side of the insert, the temperature rise due to microwave application will be reduced.

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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