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He neutron spin filter at J-PARC奥平 琢也; 奥 隆之; 猪野 隆*; 林田 洋寿*; 吉良 弘*; 酒井 健二; 廣井 孝介; 高橋 慎吾*; 相澤 一也; 遠藤 仁*; et al.
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 977, p.164301_1 - 164301_8, 2020/10
We are developing a neutron polarizer with polarized He gas, referred to as a He spin filter, based on the Spin Exchange Optical Pumping (SEOP) for polarized neutron scattering experiments at Materials and Life Science Experimental Facility (MLF) of Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC). A He gas-filling station was constructed at J-PARC, and several He cells with long spin relaxation times have been fabricated using the gas-filling station. A laboratory has been prepared in the MLF beam hall for polarizing He cells, and compact pumping systems with laser powers of 30 W and 110 W, which can be installed onto a neutron beamline, have been developed. A He polarization of 85% was achieved at a neutron beamline by using the pumping system with the 110 W laser. Recently, the first user experiment utilizing the He spin filter was conducted, and there have been several more since then. The development and utilization of He spin filters at MLF of J-PARC are reported.
-rays after neutron capture by 
La for a T-violation search奥平 琢也; 清水 裕彦*; 北口 雅暁*; 広田 克也*; Haddock, C. C.*; 伊藤 維久也*; 山本 知樹*; 遠藤 駿典*; 石崎 貢平*; 佐藤 匠*; et al.
EPJ Web of Conferences, 219, p.09001_1 - 09001_6, 2019/12
原子核が熱外中性子を共鳴吸収する反応において、弱い相互作用起因のパリティ対称性の破れが核子間相互作用の最大10
倍増幅される現象が観測されている。この反応では時間反転対称性の破れにも同様の増幅効果があることが理論的に予言されており、全く新しい手法で未知の時間反転対称性の破れを世界最高感度で探索できる可能性がある。しかし、その増幅率は全ての核種で未知であり、この手法がもつ可能性を具体的に議論できていなかった。本研究ではJ-PARC, MLF, BL04のGe検出器群を用いて、La(n,)反応の角度分布測定を行い、世界で初めてLaで時間反転対称性の破れの増幅率を求めることに成功した。この結果を用いて、実験に必要な測定時間を見積もると、偏極率40%のLa核偏極技術、偏極率70%, 79atm・cmのHe Spin Filterを用意すれば、1.4日の測定で世界最高感度で時間反転対称性の破れ探索実験が可能であることが判明した。現在原子力機構では高性能なHe Spin Filterの開発を行なっており、本発表では線の角度分布測定の結果、及び共用ビームラインに適用するためのHe Spin Filterの開発の現状について発表する。
奥平 琢也; 奥 隆之; 酒井 健二; 猪野 隆*; 林田 洋寿*; 廣井 孝介; 篠原 武尚; 加倉井 和久*; 相澤 一也; 清水 裕彦*; et al.
Proceedings of Science (Internet), 356, 5 Pages, 2019/12
共通技術開発セクションでは、J-PARC物質・生命科学実験施設の大強度中性子を活用するために、偏極中性子デバイスの一つである
Heスピンフィルターの開発を行なっている。Heスピンフィルターの性能評価の一つの手段に、基礎物理分野での応用・評価があり、基礎物理実験も活用している。現在の物質優勢宇宙を説明するためには時間反転対称性の破れが不可欠であり、世界中で時間反転対称性の破れの探索実験が行われている。その一つに偏極中性子と原子核を使用して対称性の破れを測定する方法があり、J-PARCの大強度中性子を用いた時間反転対称性の破れ探索が計画されている。本計画では1eV程度のエネルギーの高い中性子を偏極するための従来にない巨大なHeスピンフィルターを開発する必要があり、原子力機構にて開発が行われているHeスピンフィルターの性能評価の良い検証となる。現在、偏極率の精度の良い評価システムやHeスピンフィルター製作のための真空システムの構築を行い、熱外中性子偏極のための大型スピンフィルターの開発を継続している。本発表ではHeスピンフィルターの開発の現状について発表する。
rays from neutron-induced compound states of 
La奥平 琢也*; 高田 秀佐*; 広田 克也*; 木村 敦; 北口 雅暁*; 古賀 淳*; 長元 孝介*; 中尾 太郎*; 岡田 晏珠*; 酒井 健二; et al.
Physical Review C, 97(3), p.034622_1 - 034622_15, 2018/03
被引用回数：4 パーセンタイル：35.83(Physics, Nuclear)The angular distribution of individual rays, emitted from a neutron-induced compound-nuclear state via radiative capture reaction of La
has been studied as a function of incident neutron energy in the epithermal region by using germanium detectors. An asymmetry 
was defined as 
, where 
and 
are integrals of low- and high-energy region of a neutron resonance respectively, and we found that has the angular dependence of 
, where 
is the emitted angle of rays, with 
and 
in 0.74-eV p-wave resonance. This angular distribution was analyzed within the framework of interference between s- and p-wave amplitudes in the entrance channel to the compound-nuclear state, and it is interpreted as the value of the partial p-wave neutron width corresponding to the total angular momentum of the incident neutron combined with the weak matrix element, in the context of the mechanism of enhanced parity-violating effects. Additionally, we use the result to quantify the possible enhancement of the breaking of time-reversal invariance in the vicinity of the p-wave resonance.
-rays at the ANNRI in the MLF of the J-PARC高田 秀佐*; 奥平 琢也*; 後藤 文也*; 広田 克也*; 木村 敦; 北口 雅暁*; 古賀 淳*; 中尾 太郎*; 酒井 健二; 清水 裕彦*; et al.
Journal of Instrumentation (Internet), 13(2), p.P02018_1 - P02018_21, 2018/02
被引用回数：1 パーセンタイル：84.88(Instruments & Instrumentation)In this study, the germanium detector assembly, installed at the Accurate Neutron Nuclear Reaction measurement Instruments (ANNRI) in the Material and Life Science Facility (MLF) operated by the Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC), has been characterized for extension to the measurement of the angular distribution of individual -ray transitions from neutron-induced compound states. We have developed a Monte Carlo simulation code using the GEANT4 toolkit, which can reproduce the pulse-height spectra of -rays from radioactive sources and (n,) reactions. The simulation is applicable to the measurement of -rays in the energy region of 0.5-11.0 MeV.
He中性子スピンフィルター開発の現状と今後の計画奥 隆之; 酒井 健二; 廣井 孝介; 渡辺 真朗; 篠原 武尚; 相澤 一也; 加倉井 和久; 吉良 弘*; 林田 洋寿*; 桐山 幸治*; et al.
no journal, ,
パルス中性子散乱実験への応用を目的として、He中性子偏極フィルターの実用化研究を行っている。He中性子偏極フィルターは、広いエネルギー範囲の中性子に有効である他、発散度の大きな中性子ビームの偏極も可能であるなど、優れた特徴を兼ね備えている。これまでに我々は、Volume Holographic Grating(VHG)素子を用いて、スピン交換光ポンピング(SEOP)用の小型レーザー光学系を開発し、シンプルで使いやすいオンビームSEOP型He偏極フィルターシステムを構築した。そして、そのシステムを用いて、J-PARCのパルス中性子ビームを用いて、小角散乱装置や反射率計における偏極度解析実験、偏極中性子イメージング試験などを行ってきた。現在、このシステムの適用範囲を拡張するため、Heフィルターセルの短波長中性子対応やセルサイズの大型化、レーザー光学系他周辺技術の改良、施設整備などを進めている。学会では、開発の現状と今後の開発・整備計画について発表する予定である。
He中性子スピンフィルター開発の現状奥 隆之; 酒井 健二; 廣井 孝介; 渡辺 真朗; 篠原 武尚; 相澤 一也; 加倉井 和久*; 吉良 弘*; 林田 洋寿*; 桐山 幸治*; et al.
no journal, ,
パルス中性子散乱実験への応用を目的として、He中性子偏極フィルターの実用化研究を行っている。He中性子偏極フィルターは、広いエネルギー範囲の中性子に有効である他、発散度の大きな中性子ビームの偏極も可能であるなど、優れた特徴を兼ね備えている。これまでに我々は、Volume Holographic Grating (VHG)素子を用いて、スピン交換光ポンピング(SEOP)用の小型レーザー光学系を開発し、シンプルで使いやすいオンビームSEOP型He偏極フィルターシステムを構築した。そして、そのシステムを用いて、J-PACのパルス中性子ビームを用いて、小角散乱装置や反射率計における偏極度解析実験、偏極中性子イメージング試験などを行ってきた。現在、このシステムの適用範囲を拡張するため、Heフィルターセルの短波長中性子対応やセルサイズの大型化、レーザー光学系他周辺技術の改良、施設整備などを進めている。学会では、開発の現状と今後の開発・整備計画について発表する予定である。
酒井 健二; 奥 隆之; 原田 正英; 甲斐 哲也; 廣井 孝介; 林田 洋寿*; 吉良 弘*; 清水 裕彦*; 広田 克也*; 奥平 琢也*; et al.
no journal, ,
中性子基礎物理学において、弱い相互作用の増幅効果が期待できる中性子共鳴ピークでの時間反転非保存項(TRNC)の検証は重要な研究テーマである。パリティ非保存項(PNC)の増大が測定され、スピン交換光ポンピング(SEOP)法による高偏極が期待できるXeは、TRNC項検証の有力な標的候補であるものの、TRNC項と干渉すると予想される中性子-原子核スピン(
)相関項に関する測定データはほとんど報告されていない。我々は物質・生命科学実験施設の狭いビームラインに設置可能な小型SEOPシステムによる偏極Xe標的を開発した。さらに核破砕中性子源で得られる高強度の熱外中性子ビームを利用した相関項の測定を検討し、その第一段階として
Xeの9.6eV共鳴ピークでの中性子偏極能力の測定を行い、初期結果ではあるが有意な値を得た。
He neutron spin filter and magnetic super-mirrors奥 隆之; 吉良 弘*; 林田 洋寿*; 酒井 健二; 廣井 孝介; 奥平 琢也; 猪野 隆*; 篠原 武尚; 鈴木 淳市*; 加倉井 和久*; et al.
no journal, ,
J-PARCのパルス中性子源の有効利用を目的として、共用ビームラインBL15, BL17, BL18, BL22で用いる、He型中性子偏極デバイスの高度化研究を推進している。これまでに、我々は小角散乱装置(BL15), 偏極中性子反射率計(BL17), パルス中性子イメージング装置(BL22)において、He型中性子偏極デバイスを検極子として用いて中性子偏極度解析実験を実施し、リーズナブルな結果を得ている。今回、単結晶回折装置(BL18)において、He型中性子偏極デバイスを入射中性子の偏極子として用いて、単結晶鉄試料の偏極中性子回折実験を行った。その結果、期待されたブラッグピークの中性子スピン極性依存性が観られなかった。そこで、鉄試料内での偏極中性子の減偏極効果を調べるために、中性子源特性試験装置(BL10)においてBL18の実験で用いた単結晶鉄試料を透過した中性子の偏極度解析実験を実施した。その結果、試料内で中性子の偏極度が著しく減衰していることが分かった。また、試料内での中性子の減偏極効果を考慮すると、単結晶鉄試料の偏極中性子回折実験で観られたブラッグピークの中性子スピン極性依存性を定量的に説明することができた。会議では、単結晶鉄試料の透過中性子偏極度解析実験の結果を紹介するとともに、試料内での中性子の減偏極の原因について議論する予定である。
奥 隆之; 渡辺 真朗; 坂口 佳史*; 河村 聖子; 高橋 竜太*; 山内 康弘*; 中村 雅俊*; 石角 元志*; 大内 啓一*; 有馬 寛*; et al.
no journal, ,
J-PARCセンター物質・生命科学実験施設(MLF)では中性子科学の推進の一環として、冷凍機, 磁石, 高温機器, 高圧機器, ソフトマター関連機器等の試料環境機器の他、特殊試料環境であるパルスマグネット, 光照射機器, ヘリウム3型中性子スピンフィルターの整備と運用を行っている。会議では、MLFの試料環境機器の整備および運用状況や課題について報告する。
奥平 琢也
no journal, ,
共通技術開発セクションでは、J-PARC物質・生命科学実験施設の大強度中性子を最大限に活用するための重点技術として偏極中性子デバイスの開発を実施している。一方、これまで偏極中性子デバイスは、主に素粒子物理学分野で開発されてきた経緯があり、開発を効率良く進めるためには、素粒子物理学分野と密接に連携する必要がある。現在の素粒子理論は未だ宇宙がなぜ生まれたのかを説明できていない。これは未知の物理過程の存在を示唆しており、素粒子レベルでの未知の物理現象の探索が行われている。その一つに偏極中性子と原子核を使用して対称性の破れを測定する方法がある。水素などの軽元素と偏極中性子の反応における空間反転対称性の破れを測定し、クオーク間での未知の物理過程を探索する実験が世界的に行われている。また、Laなどの重元素と偏極中性子の吸収反応では未知の時間反転対称性の破れが大きく増幅することが理論的に示唆されており、このための基礎研究がMLFで進められている。本発表では世界における偏極中性子を使用した対称性の破れに関する実験のオーバービュートークを行うと共に、現在開発中の偏極中性子デバイスに関して発表を行う。
He中性子スピンフィルターの開発の現場奥平 琢也; 奥 隆之; 酒井 健二; 猪野 隆*; 林田 洋寿*; 廣井 孝介; 篠原 武尚; 加倉井 和久*; 相澤 一也
no journal, ,
極He中性子スピンフィルターはHeガスとアルカリ金属をガラスセルに封入した中性子偏極デバイスである。He原子核の中性子吸収断面積は大きなスピン依存性をもち、偏極したHeガスに中性子を透過させることにより、広いエネルギー範囲の中性子ビームを偏極させることが可能である。ガラスセルに円偏光レーザーを照射することによりスピン交換法(Spin Exchange Optical Pumping : SEOP)を用いてHe原子核を偏極させる。現在原子力機構(JAEA)ではJ-PARC MLFで使用するためのHe中性子スピンフィルターの開発を進めている。最近では、Frequency Sweep AFP-NMRを用いた高速、かつ、ロスの少ないHeスピン反転技術や電子スピン共鳴法を用いた中性子ビームを使わないHe偏極率の評価システムなどを導入した。また、He中性子スピンフィルターを製作するためのHeガス封入システムの開発も行い、より高性能なスピンフィルターの開発に取り組み始めている。本発表ではJAEAにおける現在の開発の状況について報告する。
酒井 健二; 奥 隆之; 奥平 琢也; 甲斐 哲也; 原田 正英; 廣井 孝介; 林田 洋寿*; 清水 裕彦*; 山本 知樹*; 猪野 隆*; et al.
no journal, ,
中性子基礎物理学において、パリティ非保存(PNC)項や時間反転非保存(TRNC)項と干渉する中性子スピン
とXe核スピン
の相関項
は重要な研究テーマである。中性子共鳴ピーク付近でPNC項の増大が測定され、スピン交換光ポンピング(SEOP)法により
の偏極が得られるキセノン(Xe)は、本研究にとって興味深い原子核である。我々は小型SEOPシステムを用いた偏極Xe標的を開発し、Xeの9.6eV共鳴ピーク付近でのXe偏極時と非偏極時の中性子透過率比の変化
を捕らえることで、
項に起因する中性子偏極能力の測定を試みた。今回の実験では、本測定系が系統誤差となるドップラーブロードニング効果を区別できることを実証した上で、初期結果として
の有意な値を得た。
He中性子スピンフィルターの開発奥平 琢也; 奥 隆之; 酒井 健二; 猪野 隆*; 林田 洋寿*; 廣井 孝介; 篠原 武尚; 加倉井 和久*; 相澤 一也
no journal, ,
共通技術開発セクションでは、J-PARC物質・生命科学実験施設の大強度中性子ビームを最大限活用するために、Heスピンフィルターの開発を行なっている。Heスピンフィルターは特殊なガラスセルにHeガスとアルカリ元素を封入した中性子偏極デバイスである。He原子核の中性子吸収断面積は大きなスピン依存性を持つため、偏極したHeガスに中性子を透過させることにより、広いエネルギー範囲で偏極中性子ビームを得ることが可能である。Heスピンフィルターに大強度円偏光レーザーを照射し、スピン交換法(Spin Exchange Optical Pumping : SEOP)を用いてHe原子核を偏極させる。現在原子力機構では電子スピン共鳴法(EPR)を用いたHe偏極率の評価システムを開発し、中性子ビームを使わずともHeスピンフィルターの性能を正確に評価できるようになった。また、Heスピンフィルターを製作するためのガス封入システムの開発も行い、RbとKをガラスセルに封入するHybrid SEOP法を使用した高性能なHeスピンフィルターの開発に取り組んでいる。本発表では原子力機構における開発の現状について報告する。
奥平 琢也; 奥 隆之; 酒井 健二; 猪野 隆*; 林田 洋寿*; 廣井 孝介; 篠原 武尚; 加倉井 和久*; 相澤 一也; 清水 裕彦*; et al.
no journal, ,
共通技術開発セクションでは、J-PARC物質・生命科学実験施設の大強度中性子ビームを活用するための重点技術として偏極中性子デバイスの一つであるHeスピンフィルターの開発を行なっている。偏極中性子ビームは基礎物理実験での利用が盛んであり、基礎物理分野との連携は今後のHeスピンフィルターの開発に重要である。現在の素粒子・宇宙論は物質優勢宇宙がどのようにして生まれたのかを説明することができていない。これは未だ見つかっていない時間反転対称性の破れが存在することを示唆しており、偏極中性子と原子核の反応における時間反転対称性の破れを探索する実験がJ-PARCにて計画されている。そのためには1eV程度の熱外中性子を偏極するための従来にない巨大なHeスピンフィルターが必要であり、現在原子力機構では開発を進めている。また本計画の予備実験としてHeスピンフィルターを使用したユーザー実験も盛んに行なっている。本発表では原子力機構における開発の現状と今後の計画について発表する。
