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論文

How different is the core of $$^{25}$$F from $$^{24}$$O$$_{g.s.}$$ ?

Tang, T. L.*; 上坂 友洋*; 川瀬 頌一郎; Beaumel, D.*; 堂園 昌伯*; 藤井 俊彦*; 福田 直樹*; 福永 拓*; Galindo-Uribarri, A.*; Hwang, S. H.*; et al.

Physical Review Letters, 124(21), p.212502_1 - 212502_6, 2020/05

 被引用回数:11 パーセンタイル:78.03(Physics, Multidisciplinary)

中性子過剰核$$^{25}$$Fの構造が($$p,2p$$)反応で調査した。$$pi 0d_{5/2}$$軌道の分光学的因子は1.0$$pm$$0.3と大きいが、一方で残留核である$$^{24}$$Oが基底状態である割合は約35%,励起状態は約0.65%であることが明らかになった。この結果は、$$^{25}$$Fのコア核$$^{24}$$Oは基底状態とは大きく異なり、$$^{24}$$Oの$$0d_{5/2}$$軌道に陽子がひとつ加わることで$$^{24}$$Oと$$^{25}$$Fの中性子軌道が相当に変化していると推測される。これは酸素同位体ドリップライン異常のメカニズムである可能性がある。

論文

Towards a novel laser-driven method of exotic nuclei extraction-acceleration for fundamental physics and technology

西内 満美子*; 榊 泰直*; Esirkepov, T. Zh.*; 西尾 勝久; Pikuz, T. A.*; Faenov, A. Ya.*; Skobelev, I. Yu.*; Orlandi, R.; Pirozhkov, A. S.*; 匂坂 明人*; et al.

Plasma Physics Reports, 42(4), p.327 - 337, 2016/04

 被引用回数:11 パーセンタイル:60.47(Physics, Fluids & Plasmas)

ペタワットレーザーと原子核物理学の技術を組み合わせることで、エキゾチック原子核の性質の測定を決定的に可能にする。数値シミュレーションとレーザー駆動実験により、我々は論文、西内等、Phys. Plasmas 22, 033107 (2015)で提案された「レーザー駆動エキゾチック核抽出-加速法」の展望について紹介する。この方法の特徴は、(1)フェムト秒ペタワットレーザーを、外部イオンビームによって破砕された原子核標的に照射し、(2)そして生成された短寿命の重エキゾチック原子核を数GeVの多価電荷としてまとめて一気に加速する、という画期的な方法である。

論文

Acceleration of highly charged GeV Fe ions from a low-Z substrate by intense femtosecond laser

西内 満美子; 榊 泰直; Esirkepov, T. Z.; 西尾 勝久; Pikuz, T.*; Faenov, A.*; Skobelev, I. Yu.*; Orlandi, R.; 佐甲 博之; Pirozhkov, A. S.; et al.

Physics of Plasmas, 22(3), p.033107_1 - 033107_8, 2015/03

 被引用回数:64 パーセンタイル:97.23(Physics, Fluids & Plasmas)

200TWの超高強度レーザーパルスをミクロンメートルのアルミの薄膜に鉄の不純物を混ぜたターゲットに照射することで、ほぼフルストリップに近い鉄のイオンが0.9GeVで加速された。低エミッタンスで、重いイオンのビームが高いQ/Mで得られることは、いろいろな分野への応用が考えられ、例えば、既存加速器技術との融合によってコンパクトなRIイオン源の開発が考えられる。

論文

A Phase-field simulation of uranium dendrite growth on the cathode in the electrorefining process

澁田 靖*; 鵜浦 誠司*; 佐藤 匠; 柴田 裕樹; 倉田 正輝*; 鈴木 俊夫*

Journal of Nuclear Materials, 414(2), p.114 - 119, 2011/07

 被引用回数:13 パーセンタイル:70.17(Materials Science, Multidisciplinary)

乾式再処理プロセスの電解精製における溶融塩中からの陰極へのウランの電析について、フェイズフィールド法を用いたシミュレーション計算を行った。金属ウランはデンドライト状に析出するが、ジルコニウムが共存する環境下では樹状部があまり成長しないことが知られている。そこで、ウランの析出形態が変化するジルコニウム濃度のしきい値を電流密度の関数として評価し、そのしきい値は電流密度が低くなるほど大きくなることを明らかにした。

論文

Dissociation and recapture dynamics in H$$_2$$O following O 1s inner-shell excitation

下條 竜夫*; 大浦 正樹*; 國分 美希*; 本間 健二*; Harries, J.

Journal of Physics; Conference Series, 288, p.012023_1 - 012023_7, 2011/04

 被引用回数:11 パーセンタイル:93.37

本研究では水分子の酸素原子の内殻(1s)電子の軟X線励起・イオン化に伴う分子の解離過程について新しい情報を得た。O1s電子を励起・イオン化させると中性励起状態の酸素素原子が生成される。生成される状態分布について情報を得ることによって光解離過程ダイナミクスの解明に繋がる。水分子の電子を励起させると内殻穴のH$$_2$$O$$^+$$イオンコアが生成される。このイオンが不安定でオージェ過程が起こる。残るH$$_2$$O$$^{2+}$$イオンが解離して、解離フラグメントの一つが最初に励起された電子をキャプチャーする可能性がある。このフラグメントがO$$^+$$もしくはOH$$^+$$だと中性の酸素原子の生成が可能になる。オージェ過程がまた起こると低エネルギーの電子が生成される。本研究ではその電子のエネルギー分光を行った。

論文

The 1s-2p resonance photoionization measurement of O$$^{+}$$ ions in comparison with an isoelectronic species Ne$$^{3+}$$

川面 澄*; 山岡 人志*; 大浦 正樹*; 早石 達司*; 関岡 嗣久*; 安居院 あかね; 吉越 章隆; 小池 文博*

Journal of Physics B; Atomic, Molecular and Optical Physics, 35(20), p.4147 - 4153, 2002/10

 被引用回数:21 パーセンタイル:66.35(Optics)

プラズマ中のイオンの基礎的データは原子データとしての多価イオンの光吸収の情報は、重要であるにもかかわらず研究が進んでいない。われわれは多価イオン光吸収実験装置を用いて、酸素の1s→2p自動電離共鳴領域近くにおいて、O$$^{+}$$→O$$^{2+}$$光イオン吸収スペクトルを、光-イオンビーム合流ビーム法によって測定した。スペクトルは、多重項フランク-コンドン計算によってよく説明された。

論文

Photoionization of Ne$$^{3+}$$ ions in the region of the 1${it s}$ $$rightarrow$$ 2${it p}$ autoionizing resonance

大浦 正樹*; 山岡 人志*; 川面 澄*; 木又 純一*; 早石 達司*; 高橋 武寿*; 小泉 哲夫*; 関岡 嗣久*; 寺澤 倫孝*; 伊藤 陽*; et al.

Physical Review A, 63(1), p.014704_1 - 014704_4, 2001/01

 被引用回数:15 パーセンタイル:60.72(Optics)

プラズマ中のイオンの基礎的データは原子データとしての多価イオンの光吸収の情報は、重要であるにもかかわらず研究が進んでいない。われわれは多価イオン光吸収実験装置を用いて、1s→2p自動電離共鳴領域近くにおいて、Ne$$^{+}$$→Ne$$^{2+}$$及びNe$$^{2+}$$→Ne$$^{3+}$$の光吸収スペクトルを、光-イオンビーム合流ビーム法によって測定した。スペクトルは、多重項フランク-コンドン計算によってよく説明された。

論文

L X-ray spectra of Fe and Cu by 0.75 MeV/u H, He, Si and Ar ion impacts

影山 拓良*; 川面 澄*; 高橋 竜平*; 荒井 重義*; 神原 正*; 大浦 正樹*; Papp, T.*; 金井 保之*; 粟谷 容子*; 竹下 英文; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 107(1-4), p.47 - 50, 1996/00

 被引用回数:2 パーセンタイル:32.11(Instruments & Instrumentation)

高速のイオン-原子衝突では内殻電子の励起・電離が起きる。KX線については従来多くの研究があるが、LX線は複雑な遷移を有するため研究例が少ない。本研究では、0.75MeV/uのH, He, SiおよびArイオンによってFe及びCuターゲットから放出されるLX線スペクトルを高分解能結晶分光器を用いて測定した。その結果、H及びHeに較べてSiやArイオンではスペクトルがより複雑な構造を持つことが分かった。理論計算との比較から、多重空孔の生成がスペクトルの複雑化の原因であることを明らかにした。

口頭

Photodissociation dynamics of water in K-edge energy region

下條 竜夫*; 國分 美希*; 本間 健二*; Harries, J.; 大浦 正樹*; Sullivan, J. P.*; 東 善郎*

no journal, , 

分子の内殻電子一つをそのイオン化閾値直上(もしくは直下)の状態に励起させると、Born-Oppenheimer近似が適応しないシステムになり、不安定イオンと低エネルギー電子の相互作用について情報が得られる。システムの殻になるイオンがオージェ電子を出し分離すると、励起状態の電子が解離フラグメントにまたキャプチャーされる可能性がある。本研究で水分子のO1s励起の場合について調べる。実験法は(1)水素イオンH$$^+$$が励起電子をキャプチャーするときに生成される準安定状態水素原子の測定。(2)励起状態水素原子が基底状態に落ちる際に生成されるライマン-$$alpha$$光の測定。(3)酸素イオン(O$$^+$$又はO$$^{++}$$)が励起電子をキャプチャーするときに生成される低エネルギーオージェ電子の測定。

口頭

O(1s) photodissociation dynamics of gas-phase H$$_2$$O

Harries, J.; 下條 竜夫*; 國分 美希*; 本間 健二*; 大浦 正樹*; Sullivan, J. P.*; 東 善郎*

no journal, , 

水分子のO1s電子を励起・イオン化させると中性励起状態の水素原子が生成される。生成される状態分布について情報を得ることによって光解離過程ダイナミクスの解明に繋がる。水分子のO1s電子を励起させると内殻穴のH$$_2$$O$$^+$$イオンコアが生成される。このイオンが不安定でオージェ過程が起こる。残るH$$_2$$O$$^{2+}$$イオンが解離して、解離フラグメントの一つが最初に励起された電子をキャプチャーする可能性がある。このフラグメントがH$$^+$$だと中性の水素原子が生成される。本研究では放射光のパルス性を用いて、その中性状態の原子が基底状態に降りるときに出る紫外線蛍光光子を時分割で検出し、励起状態の分布について情報を得ることに成功した。

口頭

The Photodissociation dynamics of H$$_2$$O after recapture process via Auger decay of O 1s inner-shell excitation

下條 竜夫*; 大浦 正樹*; 國分 美希*; 本間 健二*; Harries, J.

no journal, , 

本研究では水分子の酸素原子の内殻(1s)電子の軟X線励起・イオン化に伴う分子の解離過程について新しい情報を得た。O1s電子を励起・イオン化させると中性励起状態の酸素素原子が生成される。生成される状態分布について情報を得ることによって光解離過程ダイナミクスの解明に繋がる。水分子の電子を励起させると内殻穴のH$$_2$$O$$^+$$イオンコアが生成される。このイオンが不安定でオージェ過程が起こる。残るH$$_2$$O$$^{2+}$$イオンが解離して、解離フラグメントの一つが最初に励起された電子をキャプチャーする可能性がある。このフラグメントがO$$_+$$、もしくはOH$$+$$だと中性の酸素原子の生成が可能になる。オージェ過程がまた起こると低エネルギーの電子が生成される。本研究ではその電子のエネルギー分光を行った。

口頭

Multi-charged heavy ion acceleration from the ultra-intense short pulse laser system interacting with the metal target

西内 満美子; 榊 泰直; 西尾 勝久; 佐甲 博之; Orlandi, R.; Pikuz, T.; Faenov, A.*; Esirkepov, T. Z.; Pirozhkov, A. S.; 松川 兼也*; et al.

no journal, , 

クオーク物質研究や超重元素の合成過程の解明研究のために現状の大規模加速器施設の次世代計画が世界各国で進んでおり、日本の大強度陽子線加速器J-PARCでも高電流高エネルギーイオンの加速をするための議論が始まった。加速器側として、高電荷・高エネルギーの重イオンをいかに高電流にするかが重要課題である。実際問題としては、いかに小型の装置を作るか、が建設コスト削減の上で、またランニングコストを抑える上で重要である。したがってできるだけ加速器の初段において、高電荷質量比(Q/M)を持つビームを生成できるかがキーとなる。しかし、既存の加速器技術ではなかなか高Q/Mのイオンを初段で生成するのが難しい。一方、原子力機構関西光科学研究所においては、高コントラスト超高強度短パルスレーザーJ-KAREN自身の高い電場強度によってプラズマ中のイオンは高いQ/Mを実現し、かつ同時に高エネルギーにまで加速することに成功した。最適化を行えば、既存の加速器のイオン源のみならず初段の線形加速器までの置き換えが可能であることと示す結果である。

口頭

Laser-driven ion acceleration by high intensity short-pulse high-contrast laser system at JAEA

西内 満美子; 榊 泰直; 西尾 勝久; Orlandi, R.; 佐甲 博之; Pikuz, T.; Faenov, A. Ya.*; Esirkepov, T. Z.; Pirozhkov, A. S.; 松川 兼也*; et al.

no journal, , 

レーザー駆動イオン加速型のイオン加速はいろいろな応用面があることで着目され地得るが、その中でも核物理研究のための小型の加速器へのインジェクターの応用が考えられる。これを念頭に置き、JAEA KPSIにある比較的小型で高コントラスト短パルスレーザーJ-KARENを用いることで、イオン加速実験を行った。オンターゲット10$$^{21}$$Wcm$$^{-2}$$, 200TW, $$<$$10J以下のエネルギーのパラメータを用いてプラズマミラーなしで43MeVの陽子線加速に成功している。またAlの加速を行ったところ、12MeV/uまでの加速に成功し、さらに加速されているイオンはほぼフルストリップに近い状態であることが分かった。これはレーザー駆動イオン線が重イオン加速器のコンパクトなインジェクターとして非常に有望であることを示す結果である。

口頭

Ion acceleration by the 10$$^{21}$$ Wcm$$^{-2}$$ intensity high contrast laser pulses interacting with the thin foil target

西内 満美子; 榊 泰直; 西尾 勝久; Orlandi, R.; 佐甲 博之; Pikuz, T.; Faenov, A. Ya.*; Esirkepov, T. Z.; Pirozhkov, A. S.; 松川 兼也*; et al.

no journal, , 

レーザー駆動イオン加速型のイオン源はそのたぐいまれな特徴より、いろいろな応用面があることで着目されている。その中には核物理研究のための大型加速器施設への小型のインジェクターへの応用が考えられる。これを念頭に置き、JAEA KPSIにある比較的小型で高コントラスト短パルスレーザーJ-KARENを用いることで、イオン加速実験を行った。オンターゲット10$$^{21}$$Wcm$$^{-2}$$, 200TW, $$<$$10J以下のエネルギーのパラメータを用いてAlの薄膜ターゲットを照射した。Alは12MeV/uまでのエネルギーに加速され、さらに加速されているイオンはほぼフルストリップに近い状態であることが分かった。これはレーザー駆動イオン線が重イオン加速器のコンパクトなインジェクターとして非常に有望であることを示す結果であり、世界においてもトップレベルの成果である。

口頭

レーザー駆動粒子線加速手法を用いた重イオン加速とその応用

榊 泰直; 西内 満美子; Esirkepov, T. Z.; 西尾 勝久; Pikuz, T. A.*; Faenov, A.*; Orlandi, R.; Pirozhkov, A. S.; 佐甲 博之; 匂坂 明人; et al.

no journal, , 

レーザー駆動粒子線高エネルギー加速手法は、レーザー技術の発展と共に2000年ころから世界的な研究開発が始まった。原子力機構では、レーザー駆動粒子線加速の基礎メカニズムの解明を行うとともに、レーザー集光技術の高度化を進めこれまでに40MeVまでの陽子加速に成功してきた。この技術をさらに発展させ、応用分野の拡大を図るために、重イオン加速(アルミ、鉄など)についての研究も進め、レーザー駆動手法による「レーザー電場によるイオン化」「電子が作り出す電場勾配によるイオン化」「電子衝突イオン化」などの複合効果にてイオンをフルストリップ状態まで到達させ、10MeV/核子程度まで一気に加速することに成功した。今回は、それらの報告を行う。

口頭

Proof of principle experiment of laser-driven exotic nuclei extraction-acceleration method

西内 満美子; 榊 泰直; 西尾 勝久; Orlandi, R.; 佐甲 博之; Pikuz, T. A.*; Faenov, A. Ya.*; Esirkepov, T. Z.; Pirozhkov, A. S.; 松川 兼也*; et al.

no journal, , 

既存の加速器時術によるRIビームは核物理の分野において重要な役割を果たす。しかしながら既存の加速器技術によるRI源にはさらなるフロンティアを目指す際にいくつか限界がある。それを打破する一つの方法として、レーザー駆動型のイオン加速手法と現存の核物理における計測方法を組み合わせるというものがある。最近のレーザー技術の発展により、小型のレーザーによって、わずか10Jほどのエネルギーで10$$^{21}$$Wcm$$^{-2}$$の強度を達成するに至った。このようなレーザーと個体ターゲットとの相互作用によって、非常に高電離の重イオンを、ターゲットの化学的性質によらず、低いエミッタンスで提供できる。我々はLaser-driven Exotic Nuclei extraction-acceleration methods(LENex)を提案する。LENexにおいては、ターゲットが外部の加速器ビームで照射されて、不安定性核がターゲット中に生成された直後、超高強度レーザーで照射することで、その不安定性核を高エネルギー、高電荷で取り出す。第一ステップの原理実証実験として、J-KARENレーザーを用いて、ほぼフルストリップに近い鉄のイオンを16MeV/uまで取り出した。

口頭

Proof of principle experiment of Laser-driven Exotic Nuclei extraction-acceleration method

西内 満美子; 榊 泰直; 西尾 勝久; Orlandi, R.; 佐甲 博之; Pikuz, T. A.*; Faenov, A. Ya.*; Esirkepov, T. Z.; Pirozhkov, A. S.; 松川 兼也*; et al.

no journal, , 

既存の加速器技術によるRI源は核物理研究になくてはならないものであるが、現状さらなるフロンティアを目指すには限界が見えてきている。一つの解決方法として、我々は超高強度レーザー技術と既存の核物理における計測技術の組み合わせを提案する。近年の超高強度レーザー技術の進展によって、わずか10Jのエネルギーのレーザーパルスで、ターゲット上に10$$^{21}$$ Wcm$$^{-2}$$の集光強度が達成できるようになった。このようなレーザーパルスを個体薄膜ターゲットと相互作用することで、ほぼフルストリップに近い状態の重イオンを高エネルギーで取り出すことが可能である。我々は、Laser-driven Exotic Nuclei extraction-acceleration methods (LENex)を提案する。LENex法においては既存の加速器ビームで薄膜ターゲット上に不安定性核が生成された直後に超高強度レーザーによって、不安定性核を取り出す。原理実証実験の第一歩として、J-KARENレーザーを用いて、鉄のほぼフルストリップに近いイオンを16MeV/uで取り出すことに成功した。

口頭

The Millennium scale monsoon cycles recorded in a sediment core from alpine Tibetan lake

渡邊 隆広; 奈良 郁子*; 松中 哲也*; 箕浦 幸治*; 掛川 武*; 山崎 慎一*; 土屋 範芳*; 中村 俊夫*; Junbo, W.*; Liping, Z.*

no journal, , 

湖沼堆積物や石筍試料を用いた高時間解像度(百年から千年スケール)での古環境変動に関する成果がこれまでに報告されている。特に、将来の表層環境や水循環の変動を推測するために、化学組成や同位体組成などの地球化学的手法を用いた過去のモンスーン活動の変遷に関する研究が進められている。過去のモンスーン活動、およびその変動メカニズムの把握に必要な研究対象地域として、日本を含む東アジアなどに加えて、チベット高原が注目されている。しかし、チベット高原における高時間解像度での環境変動解析例は極めて少ない。したがって、本研究ではチベット高原の湖沼堆積物の平均粒径および無機化学組成から推定された過去のモンスーン変動について周期解析を実施し、他地域から得られている解析結果と比較した。本研究では完新世のモンスーン変動におおよそ1000年から1500年の周期が見られ、これまでに報告されている東アジアおよび西アジアの石筍の酸素同位体比から推定されている気候変動の特徴とよく一致した。

口頭

Rb/Sr ratio in Lake Baikal sediment core; The New geochemical proxy for East Asian winter monsoon strength during cool climate period

奈良 郁子*; 山崎 慎一*; 渡邊 隆広; 土屋 範芳*; 宮原 ひろ子*; 加藤 丈典*; 箕浦 幸治*; 掛川 武*

no journal, , 

地質試料や湖沼堆積物試料を用いて過去の環境変動を推定するためには、物質の循環と供給源を把握する必要がある。本研究ではロシアのバイカル湖から採取した堆積物の無機化学分析を実施した。特に、ルビジウム、ストロンチウムおよびカリウムの相対量から、バイカル湖の集水域での冬季東アジアモンスーンによる水循環変動、化学風化、物質循環、および物質の供給源の推定を試みた。本研究で得られたバイカル湖のルビジウム/ストロンチウム比の変動は、既報である中国のレス堆積物から推定されている冬季東アジアモンスーンの変動とよく一致した。したがって、湖沼堆積物中のルビジウム/ストロンチウム比は過去の冬季東アジアモンスーン変動の指標となることが示唆された。

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