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論文

Splash plasma channels produced by picosecond laser pulses in argon gas for laser wakefield acceleration

水田 好雄*; 細貝 知直*; 益田 伸一*; Zhidkov, A.*; 牧戸 啓悟*; 中新 信彦*; 梶野 祥平*; 西田 明憲*; 神門 正城; 森 道昭; et al.

Physical Review Special Topics; Accelerators and Beams, 15(12), p.121301_1 - 121301_10, 2012/12

 被引用回数:18 パーセンタイル:71.87(Physics, Nuclear)

Laser wakefield acceleration is capable of generating electron bunches with high quality: quasi-monoenergetic, low in emittance, and a very short duration of the order of ten femto-seconds. Such femtosecond bunches can be used to measure ultrafast phenomena. We conducted experiments for controllable electron bunch generation. Short-lived, $$sim$$10 ps, deep plasma channels, with their lengths of $$sim$$1 mm and diameters of $$sim$$20 $$mu$$m, are observed and characterized in Ar gas jets irradiated by moderate intensity, $$sim$$10$$^{15-16}$$ W/cm$$^2$$, laser pulses with a duration from subpicosecond to several picoseconds. The channels, upon 2D particle-in-cell simulations including ionization, fit well in the guiding of high intensity femtosecond laser pulses and, therefore, in laser wakefield acceleration with a controllable electron self-injection.

論文

$$mu^+$$ diffusion in cubic $$f$$-electron compounds observed by high transverse field $$mu^+$$SR

伊藤 孝; 髭本 亘; 大石 一城*; 西田 信彦*; Heffner, R. H.; 青木 勇二*; 鈴木 博之*; 鬼丸 孝博*; 谷田 博司*; 高木 滋*

Journal of Physics; Conference Series, 225, p.012021_1 - 012021_6, 2010/06

 被引用回数:1 パーセンタイル:53.11

固体中における$$mu^+$$拡散は$$mu^+$$スピン回転・緩和法($$mu^+$$SR)により長年にわたって研究され、低温における荷電粒子の量子拡散や高温における水素様粒子の拡散現象の理解に貢献してきた。本研究発表では、横磁場$$mu^+$$SR法によって立方晶$$f$$電子系化合物PrPb$$_3$$及びSmAg$$_2$$Inにおける$$mu^+$$拡散を観測した結果について報告する。単結晶試料中の$$mu^+$$サイトは強い横磁場を[001]方向に印加することによって磁気環境の異なる2つのサイトに分裂する。$$mu^+$$SR線形はこれらのサイト間の$$mu^+$$の運動によって劇的な変化を生じる。この温度依存性を詳細に解析することにより、両物質に対し$$mu^+$$の拡散に関するパラメータが精度よく得られた。

論文

Possible low-energy excitations of multipoles in SmRu$$_4$$P$$_{12}$$ probed by muon spin relaxation

伊藤 孝; 髭本 亘; 大石 一城*; Heffner, R. H.; 西田 信彦*; 佐藤 一彦*; 菅原 仁*; 青木 勇二*; 菊地 大輔*; 佐藤 英行*

Physica B; Condensed Matter, 404(5-7), p.761 - 764, 2009/04

 被引用回数:1 パーセンタイル:6.65(Physics, Condensed Matter)

SmRu$$_4$$P$$_{12}$$の磁気多極子秩序相($$T<T_{rm MI}=16.5$$K)における磁気揺らぎの性質を調べるために詳細な縦磁場$$mu$$SR測定を行った。縦緩和率の縦磁場依存性より、揺動磁場の大きさ及び揺らぎの頻度が温度の関数として得られた。揺動磁場が磁気多極子の低エネルギー励起に起因する可能性について述べる。

論文

Novel features in filled skutterudites containing rare-earth elements with a plural number of 4f-electrons

佐藤 英行*; 青木 勇二*; 菊地 大輔*; 菅原 仁*; 髭本 亘; 大石 一城; 伊藤 孝; Heffner, R. H.; Saha, S. R.*; 幸田 章宏*; et al.

Physica B; Condensed Matter, 404(5-7), p.749 - 753, 2009/04

 被引用回数:4 パーセンタイル:22.79(Physics, Condensed Matter)

充填スクッテルダイト構造を持つ物質における強い電子相関に基づく現象は多岐に渡る。特に、複数の4f電子が含まれる場合は軌道の自由度が新たな非磁性又は弱磁性を伴う現象に大きな役割を果たす。Pr系及びSm系充填スクッテルダイト構造物質においてさまざまな例が見いだされており、これらとミュオンスピン緩和実験の関連を紹介する。

論文

Quantized hyperfine field at an implanted $$mu^+$$ site in PrPb$$_3$$; Interplay between localized $$f$$ electrons and an interstitial charged particle

伊藤 孝; 髭本 亘; 大石 一城*; 西田 信彦*; Heffner, R. H.; 青木 勇二*; Amato, A.*; 鬼丸 孝博*; 鈴木 博之*

Physical Review Letters, 102(9), p.096403_1 - 096403_4, 2009/03

 被引用回数:12 パーセンタイル:61.24(Physics, Multidisciplinary)

The local effect of an interstitial hydrogenlike particle on localized $$f$$ electrons was studied in PrPb$$_3$$ by means of $$mu^+$$ spin rotation and relaxation. Spontaneous $$mu^+$$ spin precession with harmonic frequencies was observed for the first time in $$f$$ electron compounds. We demonstrate that the signal is derived from a coupling between the $$mu^+$$ spin and the hyperfine-enhanced nuclear spin of nearest neighbor (NN) $$^{141}$$Pr with Ising-like anisotropy. The signal also suggests a marked suppression of spin dynamics of the NN $$^{141}$$Pr in comparison with that of the bulk $$^{141}$$Pr. These facts strongly indicate modification of the $$f$$ electronic state due to the interstitial charged particle.

論文

Magnetic properties of SmRu$$_{4}$$P$$_{12}$$ probed by $$mu$$SR

伊藤 孝; 髭本 亘; 大石 一城; Heffner, R. H.; 西田 信彦*; 佐藤 一彦*; 菅原 仁*; 青木 勇二*; 菊地 大輔*; 佐藤 英行*

Journal of Physics and Chemistry of Solids, 68(11), p.2072 - 2075, 2007/11

 被引用回数:1 パーセンタイル:7.92(Chemistry, Multidisciplinary)

充填スクッテルダイト化合物SmRu$$_4$$P$$_{12}$$$$T_{rm MI}$$=16.5Kにおいて磁気的な異常を伴った金属-絶縁体転移(MI転移)を示す。この物質の結晶場基底準位は$$Gamma_{67}$$四重項であると考えられており、これが多極子の自由度を有することから軌道秩序がMI転移の起源である可能性がある。われわれはMI転移に付随する磁気的な異常と基底状態を調べるために零磁場中においてミュオンスピン緩和法による測定を行った。温度の低下に伴い、零磁場におけるミュオンスピン緩和率が$$T_{rm MI}$$から単調増加して行く様子が観測された。この結果は、MI転移が磁気的な自由度にかかわる現象であることを端的にあらわしている。緩和率はさらに増加し続け、3Kからミュオンスピンの回転が観測されるようになる。ミュオンによって観測された内部磁場は遅い揺らぎを伴っており、この揺らぎは0.02Kにおいてほぼ凍結されて磁気的な基底状態に至る。内部磁場の分布から、磁気基底状態における秩序構造は非整合な反強磁性であると考えられる。

論文

Evolution of local magnetic state in SmRu$$_4$$P$$_{12}$$ probed by muon spin relaxation

伊藤 孝; 髭本 亘; 大石 一城; 藤本 達也*; Heffner, R. H.; 西田 信彦*; 佐藤 一彦*; 菅原 仁*; 青木 勇二*; 菊地 大輔*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 76(5), p.053707_1 - 053707_4, 2007/05

 被引用回数:27 パーセンタイル:76.48(Physics, Multidisciplinary)

充填スクッテルダイト化合物SmRu$$_4$$P$$_{12}$$$$T_{MI}$$=16.5Kにおいて磁気的な異常を伴い金属絶縁体転移を起こす。結晶場基底状態の多極子の自由度から、この相転移が磁気八極子秩序である可能性が議論されている。われわれはミュオンスピン緩和法を用い、秩序相における局所的な磁性を調べた。零磁場において$$T_{MI}$$直下からミュオンスピン緩和率の増大が確認され、秩序相が自発的に時間反転対称性が破れた状態にあることを確認した。この結果は秩序変数が磁気八極子もしくは磁気双極子を含むことを示している。ミュオンが感じる静的な内部磁場の大きさは降温とともに単調増加を示し、$$T^{prime}$$=3K付近から急激に増大する。縦緩和率を調べると$$T^{prime}$$付近に極大を持つことから、$$T^{prime}$$以下において磁気揺らぎが抑制されていることがわかった。これらの実験事実を多極子の自由度に基づき議論した。

論文

Muon knight shift measurements on PrPb$$_3$$ in paraquadrupolar state

伊藤 孝; 髭本 亘; 大石 一城; Heffner, R. H.; 西田 信彦*; 青木 勇二*; 鬼丸 孝博*; 鈴木 博之*

Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 310(2, Part1), p.743 - 745, 2007/03

PrPb$$_3$$$$T_Q$$=0.4Kにおいて反強四極子秩序を起こす。最近の実験からこの四極子秩序が長周期構造を持つことがわかり、注目を集めている。われわれはPrPb$$_3$$単結晶試料に対し、常磁性相のミュオンナイトシフト測定を行った。ミュオンナイトシフトに対するフェルミ接触相互作用からの寄与は異方性が強く、おそらく4f電子の空間分布が低温において異方的であることに対応していると考えられる。フェルミ接触相互作用の強さは双極子結合と同程度であると見積もられ、4f電子と伝導電子が強く混成していることを示唆している。この結果は、伝導電子を介した四極子間の結合が長周期構造の発現において重要であることを示唆している。

論文

Investigation of bulk superconductivity in PrPt$$_5$$

伊藤 孝; 西田 信彦*; 大石 一城; 髭本 亘; 柄木 良友*; 石本 英彦*

Journal of the Physical Society of Japan, 75(Suppl.), p.189 - 191, 2006/08

PrPt$$_5$$は核断熱消磁冷却の冷媒として知られる物質であり、低温において核磁性と電子による一般的な磁性の中間的な性質をもった磁性を示す。最近、PrPt$$_5$$多結晶試料において超伝導転移を示唆する抵抗及び磁化の異常が観測された。これがバルクの超伝導であるならば、「増強された核磁性」との共存という観点から非常に興味深い。われわれは$$mu$$SR法を用いて微視的な視点からPrPt$$_5$$の超伝導特性の研究を行い、混合状態におけるミュオンスピン緩和率の測定から磁場侵入長に関する知見を得た。

口頭

$$mu$$SR法によるPrPb$$_3$$における多極子秩序の研究,2

伊藤 孝; 髭本 亘; 大石 一城; Heffner, R. H.; 西田 信彦*; 青木 勇二*; 鬼丸 孝博*; 鈴木 博之*

no journal, , 

PrPb$$_3$$は非磁性の$$Gamma_3$$二重項を結晶場基底状態に持ち、0.4Kにおいて反強四極子秩序を示すと考えられている。最近の研究から、秩序状態にある四極子配列が長周期の変調を示すことが明らかになってきた。現時点において、四極子の長周期変調構造が報告されている物質はPrPb$$_3$$のみである。われわれは$$mu$$SR法を用い、ミクロな観点からPrPb$$_3$$の新奇な四極子秩序相の研究を行った。磁場$$H$$//[001]印加下のミュオンナイトシフトは転移点において顕著な異常を示さない。この実験結果とシミュレーションによって得られたミュオンナイトシフトとの比較から、可能な四極子の秩序構造を議論した。

口頭

$$mu$$SRで見たSmRu$$_{4}$$P$$_{12}$$の低温・低磁場における磁性

伊藤 孝; 髭本 亘; 大石 一城; 藤本 達也; Heffner, R. H.; 西田 信彦*; 佐藤 一彦*; 菅原 仁*; 青木 勇二*; 菊地 大輔*; et al.

no journal, , 

SmRu$$_4$$P$$_{12}$$$$T_{MI}$$=16.5Kにおいて金属絶縁体転移を示し、さらに高磁場下では$$T^*$$$$sim$$14K付近にも異常を示す。これを八極子及び双極子秩序の逐次相転移として説明するモデルが提唱されている。興味深いことに、$$T^*$$の異常は磁場を下げるにしたがって徐々に不明瞭になっていく。低磁場における多極子の振る舞いについては、いまだ明確な描像が得られていない。われわれは低磁場下においてSmRu$$_4$$P$$_{12}$$$$mu$$SR測定を極低温まで行った。零磁場下において、ミュオンスピン緩和率は$$T_{MI}$$直下から増加し始める。$$mu$$SRスペクトルは降温に伴い連続的な変化を示し、やがてミュオンスピンの回転信号が検出されるようになる。これは静的な内部磁場が$$T_{MI}$$から発達していることを示唆している。$$T^*$$$$sim$$14Kには異常は認められない。さらに温度を下げていくと、3Kからミュオンスピン回転信号が明瞭になっていく様子を見ることができる。静的な内部磁場の大きさは3K以下で二次相転移的な温度変化を示す。3Kにおける異常は、縦磁場下において動的な緩和機構によるミュオンスピン緩和率の変化として明確に検出される。講演ではこれらの実験事実に基づき、低温・低磁場における多極子の振る舞いについて議論した。

口頭

Anomalous magnetic state in SmRu$$_4$$P$$_{12}$$ detected by muon spin relaxation

伊藤 孝; 髭本 亘; 大石 一城; 藤本 達也; Heffner, R. H.; 西田 信彦*; 佐藤 一彦*; 菅原 仁*; 青木 勇二*; 菊地 大輔*; et al.

no journal, , 

SmRu$$_4$$P$$_{12}$$$$T_{MI}$$=16.5Kにおいて金属絶縁体転移を示し、さらに高磁場下では$$T^*$$$$sim$$14K付近にも異常を示す。これを八極子及び双極子秩序の逐次相転移として説明するモデルが提唱されている。興味深いことに、$$T^*$$の異常は磁場を下げるにしたがって徐々に不明瞭になっていく。低磁場における多極子の振る舞いについては、いまだ明確な描像が得られていない。われわれは低磁場下においてSmRu$$_4$$P$$_{12}$$$$mu$$SR測定を極低温まで行った。零磁場下において、ミュオンスピン緩和率は$$T_{MI}$$直下から増加し始める。$$mu$$SRスペクトルは降温に伴い連続的な変化を示し、やがてミュオンスピンの回転信号が検出されるようになる。これは静的な内部磁場が$$T_{MI}$$から発達していることを示唆している。$$T^*$$$$sim$$14Kには異常は認められない。さらに温度を下げていくと、3Kからミュオンスピン回転信号が明瞭になっていく様子を見ることができる。静的な内部磁場の大きさは3K以下で二次相転移的な温度変化を示す。3Kにおける異常は、縦磁場下において動的な緩和機構によるミュオンスピン緩和率の変化として明確に検出される。講演ではこれらの実験事実に基づき、低温・低磁場における多極子の振る舞いについて議論した。

口頭

$$f$$電子系における多極子の静的及び動的性質の研究

伊藤 孝; 髭本 亘; 大石 一城; 藤本 達也; Heffner, R. H.; 西田 信彦*; 佐藤 一彦*; 菅原 仁*; 青木 勇二*; 菊地 大輔*; et al.

no journal, , 

近年、$$f$$電子系の物理を支配する新たな自由度として、高次の多極子が注目を集めている。高次の多極子が関与する物理現象の直接的な観測は一般に困難であると言われており、その振る舞いについてはいまだ不明な点が多い。われわれは微視的な磁気プローブである$$mu$$SR法を用いて$$f$$電子系における多極子の静的及び動的性質の研究を進めてきた。本会議では、平成18年度の研究活動によって得られたPrPb$$_3$$とSmRu$$_4$$P$$_{12}$$の多極子秩序に関する知見について発表を行った。

口頭

$$mu$$SRで見たSmRu$$_4$$P$$_{12}$$の低温・低磁場における磁性

伊藤 孝; 髭本 亘; 大石 一城; 藤本 達也; Heffner, R. H.; 西田 信彦*; 佐藤 一彦*; 菅原 仁*; 青木 勇二*; 菊地 大輔*; et al.

no journal, , 

充填スクッテルダイト化合物SmRu$$_4$$P$$_{12}$$$$T_{rm MI}$$=16.5Kにおいて金属絶縁体(MI)転移を示し、結晶場基底状態の自由度に基づいて八極子秩序が議論されている。われわれは微視的な磁気プローブである$$mu$$SR法を用い、この物質の低温・低磁場における磁性の研究を行った。$$T_{rm MI}$$以下で降温とともに局所磁場が徐々に発達していく様子が観測された。これはMI転移が磁気秩序を伴うことを示唆している。さらに3K付近において磁気揺らぎの抑制を伴う局所磁場の異常が観測された。講演ではこれらの実験事実に基づき低温・低磁場における多極子の振る舞いについて議論する。

口頭

Hyperfine-enhanced nuclear magnetism in $$^{141}$$Pr-based compounds observed by muon spin relaxation

伊藤 孝; 髭本 亘; 大石 一城; 西田 信彦*; 柄木 良友*; 石本 英彦*

no journal, , 

近年、非磁性の基底状態を持つ$$^{141}$$Pr系において新奇な現象が相次いで見つかり、注目を集めている。$$mu$$SR法による研究では共通して異常な緩和が報告されており、原因として増強核磁性が議論されている。ヴァンヴレック常磁性体PrPt$$_5$$は増強核磁性を示す典型的な系である。1.7mKにおける核磁気秩序を含めよく研究されており、増強核磁性と異常なミュオンスピン緩和の関係を調べるのに格好の物質である。われわれはPrPt$$_5$$$$mu$$SR測定を行い、核双極子磁場から予想されるよりずっと大きな局所磁場を観測した。これは超微細相互作用により4$$f$$電子の磁気モーメントが誘起されていることを示唆している。局所磁場の揺らぎは数MHz程度であり、核磁気秩序温度からの見積もりとよく一致する。本研究により、$$^{141}$$Pr系における異常なミュオンスピン緩和が増強核磁性によって矛盾なく説明できること、及び$$mu$$SRがその諸性質を調べるための優れたプローブであることがわかった。

口頭

$$mu$$SR法によるSmRu$$_4$$P$$_{12}$$の多極子状態の研究

伊藤 孝; 髭本 亘; 大石 一城*; Heffner, R. H.; 西田 信彦*; 佐藤 一彦*; 菅原 仁*; 青木 勇二*; 菊地 大輔*; 佐藤 英行*

no journal, , 

充填スクッテルダイト化合物SmRu$$_4$$P$$_{12}$$$$T_{rm MI}=$$16.5Kにおいて金属絶縁体転移を起こす。この転移に伴い、時間反転対称性の破れ、異常な弾性特性、複雑な磁場温度相図などが観測されており、磁気八極子秩序の可能性が議論されている。われわれはこの物質における多極子の状態を調べるために$$mu$$SR測定を行い、秩序相において強い縦緩和を観測した。縦緩和率は$$T^{prime}sim 3$$K付近において極大値に達した後、低温に向かって減少を示す。高次多極子の低エネルギー励起の可能性と、それがローカルプローブに及ぼす影響について議論する。

口頭

Anomalous magnetic state in UPt$$_3$$ at very low temperature

髭本 亘; 佐藤 一彦*; 伊藤 孝; 西田 信彦*; 大石 一城*; Heffner, R. H.; 芳賀 芳範; 山本 悦嗣; 木村 憲彰*; 大貫 惇睦; et al.

no journal, , 

重い電子系UPt$$_3$$における非通常型の超伝導状態は興味深い。最近の中性子散乱実験の結果、反強磁性を示すブラッグピークが極低温領域で狭くなることが観測され、20mK以下で静的な反強磁性が発達しているものと提案された。われわれは8mKの極低温までゼロ磁場中の$$mu$$SR実験を行った。その結果有意な変化を見ることができず、静的あるいは準静的な磁性は現れていないことが提案される。

口頭

希土類金属間化合物における格子間水素周辺のf電子状態

伊藤 孝; 髭本 亘; 大石 一城*; 西田 信彦*; 青木 勇二*; 鬼丸 孝博*; 鈴木 博之*

no journal, , 

水素は物質の内部に容易に侵入し、格子と相互作用することにより物性に影響を及ぼす。この過程をミクロな観点から明らかにすることは、基礎,応用の両面において極めて重要である。水素と格子の相互作用を研究する際に、物質中で水素と同等の化学的性質を示す正ミュオン$$mu^+$$を使ったアプローチが有効である。われわれは特に局在f電子に対する格子間水素の局所的な作用を調べるため、希土類金属間化合物PrPb$$_{3}$$にスピン偏極した$$mu^+$$ビームを照射し、零磁場において$$mu^+$$スピン緩和の測定を行った。その結果、擬似水素$$mu^+$$に隣接するPrイオンのf電子磁化率が等方的な状態からイジング的な異方性を持つ状態に変化していることが明らかになった。この変化は結晶場の現象論により記述できるが、実験データより決定した結晶場パラメータを点電荷モデルに基づいて解釈すると、$$mu^+$$の位置に負の有効電荷が生じているということになる。これは結晶場に対する伝導電子の寄与を示唆していると考えられる。

口頭

Formation of isolated three-spin system Pr-$$mu^+$$-Pr in PrPb$$_3$$

伊藤 孝; 髭本 亘; 大石 一城*; 西田 信彦*; Heffner, R. H.; 青木 勇二*; Amato, A.*; 鬼丸 孝博*; 鈴木 博之*

no journal, , 

通常、金属中においてミュオンスピン$$S$$を含む孤立した少数スピン系が形成されることはないと考えられる。しかし、この予想に反し、われわれは希土類金属間化合物PrPb$$_3$$において孤立した3スピン系$$^{141}$$Pr-$$mu^+$$-$$^{141}$$Prが形成されていることを見いだした。$$mu^+$$SRスペクトルには3スピン系の形成を示す自発$$mu^+$$スピン回転が観測され、詳細な解析により等間隔で並んだ6周波数を含むことが明らかとなった。この信号は$$S$$$$^{141}$$Pr核スピン$$I_{141}$$の結合に関し、極めて異方的な増強作用が働いていることを示している。この異方的な増強は、$$^{141}$$Prにおける超微細相互作用と$$mu^+$$の電荷による際近接Prイオンのf電子状態に対する摂動を考慮することにより理解可能である。

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