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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

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

Experimental studies on spatial resolution of a delay-line current-biased kinetic inductance detector

Vu, TheDang*; 宍戸 寛明*; 相澤 一也; 奥 隆之; 及川 健一; 原田 正英; 小嶋 健児*; 宮嶋 茂之*; 曽山 和彦; 小山 富男*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 1075, p.170425_1 - 170425_9, 2025/06

https://doi.org/10.1016/j.nima.2025.170425

A current-biased kinetic inductance detector (CB-KID) is a novel superconducting detector to construct a neutron transmission imaging system. The characteristics of a superconducting neutron detector have been systematically studied to improve spatial resolution of our CB-KID neutron detector. In this study, we investigated the distribution of spatial resolutions under different operating conditions and examined the homogeneity of spatial resolutions in the detector in detail. We found that controlling the detector temperature precisely enough to realize stable propagation velocities of the signals in the detector to achieve the best spatial resolution with a delay-line CB-KID technique.

論文

Transverse asymmetry of individual $$gamma$$ rays in the $$^{139}$$La($$overrightarrow{n},gamma$$)$$^{140}$$La reaction

奥泉 舞桜*; Auton, C. J.*; 遠藤 駿典; 藤岡 宏之*; 広田 克也*; 猪野 隆*; 石崎 貢平*; 木村 敦; 北口 雅暁*; 古賀 淳*; et al.

Physical Review C, 111(3), p.034611_1 - 034611_6, 2025/03

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.111.034611
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Physics, Nuclear)

The observed enhancement of Parity Violation in the vicinity of p-wave compound nuclear resonances for a variety of medium-heavy nuclei can be understood using the sp-mixing model. The sp-mixing model predicts several neutron energy-dependent angular correlations between the spin and momentum of neutron and $$gamma$$-ray emitted from (n,$$gamma$$) reactions. In this work, the correlation term $$overrightarrow{sigma_textrm{n}}cdot(overrightarrow{k_textrm{n}}timesoverrightarrow{k_gamma})$$ in the $$^{139}$$La($$overrightarrow{n}$$,$$gamma$$)$$^{140}$$La$$^ast$$ reaction was measured precisely and a significant transverse asymmetry was found in the transition to the excited states of $$^{140}$$La.

論文

Application of energy-resolving neutron imaging to major-component analyses of materials using four-channel superconducting detector

Vu, TheDang*; 宍戸 寛明*; 相澤 一也; 奥 隆之; 及川 健一; 原田 正英; 小嶋 健児*; 宮嶋 茂之*; 曽山 和彦; 小山 富男*; et al.

IEEJ Transactions on Electrical and Electronic Engineering, 19(11), p.1888 - 1894, 2024/11

https://doi.org/10.1002/tee.24144
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Engineering, Electrical & Electronic)

We proposed a novel superconducting detector called the current-biased kinetic inductance detector (CB-KID) for constructing a neutron transmission imager. We systematically studied the characteristics of the CB-KID to improve spatial resolution down to 10 $$mu$$m in transmission imaging. By analyzing neutron transmission spectra from 1 meV to 500 keV, we identified copper (Cu) and iron (Fe) as major components in commercial nuts and screws. Additionally, we successfully mapped the distribution of the SmSn$$_{3}$$ compound using selective energy regions of pulsed neutrons and the CB-KID detector. It can reveal transmission spectra across a wide range of energies, from cold-neutron energies (meV) to higher neutron energies (up to 500 keV).

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：2 パーセンタイル：74.11(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

Neutron transmission imaging system with a superconducting kinetic inductance detector

Vu, TheDang*; 宍戸 寛明*; 相澤 一也; 奥 隆之; 及川 健一; 原田 正英; 小嶋 健児*; 宮嶋 茂之*; 曽山 和彦; 小山 富男*; et al.

Journal of Physics; Conference Series, 2776, p.012009_1 - 012009_9, 2024/06

https://doi.org/10.1088/1742-6596/2776/1/012009

We optimized the design and operating conditions of our superconducting neutron detector to improve spatial resolution. We obtained the best spatial resolution of 10 $$mu$$m when a Gd Siemens star pattern was mounted at close contact with the detector in the cryostat. We compared the effect of a different sample-detector distance on a spatial resolution when the samples were placed either at cryogenic temperature or at room temperature. We found the appearance of clear Bragg dips by the measurements of natural FeS$$_{2}$$ single crystals and succeeded in mapping the distribution of differently-oriented crystals by choosing several Bragg dips of the FeS$$_{2}$$ crystals to compose the transmission images.

論文

スピンコントラスト変調中性子小角散乱を用いた急冷濃厚糖溶液中に生成するナノ氷結晶の観測

熊田 高之; 中川 洋; 三浦 大輔; 関根 由莉奈; 元川 竜平; 廣井 孝介; 稲村 泰弘; 奥 隆之; 大石 一城*; 森川 利明*; et al.

波紋, 34(2), p.50 - 53, 2024/05

本研究では、スピンコントラスト変調小角散乱法を用いてグルコース濃厚糖溶液を急冷すると氷結晶は平面上になり、その厚みは氷晶生成臨界半径と同程度の数ナノメートルしかないことを明らかにした。本研究は、グルコース分子が氷結晶の特定面に付着してその方向の成長を完全に止めてしまうことを示唆している。

論文

Recent status of the cryogenic sample environment at the MLF, J-PARC

石角 元志*; 高橋 竜太*; 山内 康弘*; 中村 雅俊*; 石丸 宙*; 山内 沙羅*; 河村 聖子; 吉良 弘*; 坂口 佳史*; 渡辺 真朗; et al.

JPS Conference Proceedings (Internet), 41, p.011010_1 - 011010_7, 2024/05

https://doi.org/10.7566/JPSCP.41.011010

Recent status of cryogenic sample environment equipment at the Materials and Life Science Experimental Facility (MLF) of the Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC) has been reported. We have reviewed the specifications and performance of cryogenic sample environment equipment and a newly installed Gifford-McMahon (GM) cryofurnace, which are mainly managed by the Cryogenic and Magnet group in the sample environment team at the MLF. Moreover, the recent maintenance and update of each piece of equipment, the improved temperature-control function, and the expansion of the usable beamline of the cryogenic sample environment equipment are described.

論文

Interpenetration of rubber and silane coupling agent on an inorganic substrate revealed by spin-contrast-variation neutron reflectivity

熊田 高之; 岩原 大輔*; 西辻 祥太郎*; 阿久津 和宏*; 三浦 大輔; 元川 竜平; 杉田 剛; 鳥飼 直也*; 網野 直也*; 奥 隆之; et al.

Journal of Physical Chemistry C, 128(21), p.8797 - 8802, 2024/05

https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.4c00963
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Chemistry, Physical)

スピンコントラスト変調中性子反射率法を用いて自動車用ゴムタイヤに用いるブタジエンゴムがシランカップリング剤を通じてシリカ表面とどのように結合しているかを調べた。ブタジエンゴムとシランカップリング剤をシリコン基板にコートした後アニールした試料では、シリコン基板表面にシランカップリング剤とポリブタジエンが7:3の比で絡みあった膜が形成されるのに対し、シランカップリング剤をあらかじめコートした後にポリブタジエンをコートした試料では両者の絡み合いが足りないために容易に剥離してしまうことを突き止めた。

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：18.90(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：74.11(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

Contrast dependence of scattering profiles for poly(ethylene glycol) in water; Investigation by small-angle neutron scattering with $$^{3}$$He spin filter and small-angle X-ray scattering

領木 研之*; 渡部 史*; 奥平 琢也*; 高橋 慎吾*; 奥 隆之; 廣井 孝介; 元川 竜平; 中村 洋*

Journal of Chemical Physics, 160(11), p.114907_1 - 114907_9, 2024/03

https://doi.org/10.1063/5.0192680
 被引用回数：2 パーセンタイル：37.13(Chemistry, Physical)

Small-angle neutron scattering (SANS) and small-angle X-ray scattering (SAXS) measurements were performed for deuterated and non-deuterated poly(ethylene glycol) (d-PEG and h-PEG, respectively) in D$$_{2}$$O and a D$$_{2}$$O/H$$_{2}$$O mixed solvent (Mix) to compere the scattering profiles. To determine the coherent scattering intensity of SANS, a $$^{3}$$He spin filter was utilized. The scattering profiles determined by SANS measurements were analyzed in terms of the wormlike chain model with touched beads along the contour of the chain. However, the SAXS profiles were not explained by the same model with uniform beads but with beads each consisting of a core and a shell having different electron densities. To explore the chain thickness determined form the SANS profile, scattering intensities for different combinations of d-PEG/D$$_{2}$$O, d-PEG/Mix, h-PEG/D$$_{2}$$O, and h-PEG/Mix were also examined.

論文

Neutron transmission CB-KID imager using samples placed at room temperature

石田 武和*; Vu, TheDang*; 宍戸 寛明*; 相澤 一也; 奥 隆之; 及川 健一; 原田 正英; 小嶋 健児*; 宮嶋 茂之*; 小山 富男*; et al.

Journal of Low Temperature Physics, 214(3-4), p.152 - 157, 2024/02

https://doi.org/10.1007/s10909-023-03030-9
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Physics, Applied)

We built a new cryostat to apply a current-biased kinetic inductance detector (CB-KID) for conducting neutron transmission imaging of room temperature samples under pulsed neutrons. A Wood's metal alloy of melting temperature 75.2$$^{circ}$$C was placed at room temperature to inspect the measurement system at J-PARC. Since one of the four phases of Wood's metal is a fine Cd-rich needle phase (width $$sim$$ 25 $$mu$$m and length $$sim$$ 5 mm), it is suitable for observing fine mosaic structure selectively by neutron imaging. The spatial resolution of the CB-KID imager was estimated as $$sim$$ 10 $$mu$$m by using a Gd Siemens-star pattern. The CB-KID system is useful to conduct transmission imaging for various materials rather easily at room temperature.

論文

Orientation mapping of YbSn$$_{3}$$ single crystals based on Bragg-dip analysis using a delay-line superconducting sensor

宍戸 寛明*; Vu, TheDang*; 相澤 一也; 小嶋 健児*; 小山 富男*; 及川 健一; 原田 正英; 奥 隆之; 曽山 和彦; 宮嶋 茂之*; et al.

Journal of Applied Crystallography, 56(4), p.1108 - 1113, 2023/08

https://doi.org/10.1107/S1600576723005204
 被引用回数：2 パーセンタイル：41.77(Chemistry, Multidisciplinary)

Recent progress in high-power pulsed neutron sources has stimulated the development of the Bragg dip and Bragg edge analysis methods using a two-dimensional neutron detector with high temporal resolution to resolve the neutron energy by the time-of-flight method. A delay-line current-biased kinetic inductance detector (CB-KID) is a two-dimensional superconducting sensor with a high temporal resolution and multi-hit capability. Here, it is demonstrated that a delay-line CB-KID with a $$^{10}$$B neutron conversion layer can be applied to high-spatial-resolution neutron transmission imaging and spectroscopy up to 100 eV. Dip structures are observed in the transmission spectra of YbSn$$_{3}$$ single crystals, induced by Bragg diffraction and nuclear resonance absorption. The orientation mapping of YbSn$$_{3}$$ crystals is successfully drawn based on the analysis of observed Bragg dip positions in the transmission spectra.

論文

Polarized neutrons observed nanometer-thick crystalline ice plates in frozen glucose solution

熊田 高之; 中川 洋; 三浦 大輔; 関根 由莉奈; 元川 竜平; 廣井 孝介; 稲村 泰弘; 奥 隆之; 大石 一城*; 森川 利明*; et al.

Journal of Physical Chemistry Letters (Internet), 14(34), p.7638 - 7643, 2023/08

https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.3c01448
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Chemistry, Physical)

スピンコントラスト変調中性子小角散乱法を用いて急冷したグルコース濃厚溶液中に生成するナノアイス結晶の構造解析を行ったところ、厚さ1nm程度、半径数十nm以上の平面上の氷晶が生成していることを見出した。本結果はグルコース分子が特定の成長面に吸着することによりその面からの結晶成長を阻害していることを示す。

論文

Measurement of the transverse asymmetry of $$gamma$$ rays in the $$^{117}$$Sn($$n,gamma$$)$$^{118}$$Sn reaction

遠藤 駿典; 奥平 琢也*; 安部 亮太*; 藤岡 宏之*; 広田 克也*; 木村 敦; 北口 雅暁*; 奥 隆之; 酒井 健二; 嶋 達志*; et al.

Physical Review C, 106(6), p.064601_1 - 064601_7, 2022/12

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.106.064601
 被引用回数：7 パーセンタイル：71.48(Physics, Nuclear)

熱外中性子入射により形成される複合核において観測された、空間反転対称性の破れの大きな増幅は、今のところ複合核状態の入射チャネルにおけるパリティの異なる部分波の混合の結果として説明されている。さらに時間反転対称性の破れも同様のメカニズムで増幅されることが示唆されている。この入射チャネルにおける混合は、複合核共鳴から放出される個々のガンマ線のエネルギー依存なスピン-角相関を引き起こす。本研究ではJ-PARC・MLF・ANNRIにて偏極熱外中性子ビームを用い、$$^{117}$$Sn($$n,gamma$$)$$^{118}$$Sn反応におけるガンマ線強度分布が、中性子の偏極方向に依存することを確認した。

論文

スピンコントラスト変調中性子反射率法を用いた非対称界面の構造解析

熊田 高之; 三浦 大輔*; 阿久津 和宏*; 奥 隆之; 鳥飼 直也*; 新関 智丈*

波紋, 32(4), p.165 - 168, 2022/11

https://doi.org/10.5611/hamon.32.4_165

スピンコントラスト変調中性子反射率法を用いて樹脂と多孔質メチル化シリカ2層膜の構造解析を行った。ところが、一般的なガウス界面を用いる限り共通の構造パラメーターで複数の反射率曲線を再現することができなかった。そこで樹脂がメチル化シリカの空孔に侵入する割合を変えたところきれいに再現することができた。

論文

Structure analysis of a buried interface between organic and porous inorganic layers using spin-contrast-variation neutron reflectivity

熊田 高之; 三浦 大輔*; 阿久津 和宏*; 大石 一城*; 森川 利明*; 河村 幸彦*; 鈴木 淳市*; 奥 隆之; 鳥飼 直也*; 新関 智丈*

Journal of Applied Crystallography, 55(5), p.1147 - 1153, 2022/10

AA2021-0903.pdf:1.06MB

https://doi.org/10.1107/S1600576722007506
 被引用回数：2 パーセンタイル：29.71(Chemistry, Multidisciplinary)

スピンコントラスト変調中性子反射率法は一つの試料一つのビームラインから複数の反射率曲線が得られる手法である。我々はその特徴を生かしてメチル化ポリシラザンから作られた多孔質シリカ界面においてアクリルウレタン樹脂は多孔質体内に入り込まないことを見出した。

論文

Development of spin-contrast-variation neutron powder diffractometry for extracting the structure factor of hydrogen atoms

三浦 大輔*; 熊田 高之; 関根 由莉奈; 奥 隆之; 高田 慎一; 廣井 孝介; 岩田 高広*

J-PARC 22-02; J-PARC MLF Annual Report 2021, p.6 - 7, 2022/03

https://mlfinfo.jp/_src/resource/PEPngy9XwF/MLF_AR2021.pdf

スピンコントラスト変調中性子粉末結晶構造解析法を用いてグルタミン酸結晶を測定したところ、水素核偏極度に応じて偏極中性子の回折ピーク強度がピークごとに大きく変化した。その変化を解析することにより水素原子間同士の相関関数および水素原子と他の原子との相関関数を抽出することに成功した。

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