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論文

Comprehensive analysis and evaluation of Fukushima Daiichi Nuclear Power Station Unit 2

山下 拓哉; 佐藤 一憲; 本多 剛*; 野崎 謙一朗*; 鈴木 博之*; Pellegrini, M.*; 酒井 健*; 溝上 伸也*

Nuclear Technology, 206(10), p.1517 - 1537, 2020/10

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)

The estimation and understanding of the state of fuel debris and fission products inside the plant is an essential step in the decommissioning of the TEPCO Fukushima Daiichi Nuclear Power Station (1F). However, the direct observation of the plant interior, which is under a high radiation environment. Therefore, in order to understand the plant interior conditions, the comprehensive analysis and evaluation is necessary, based on various measurement data from the plant, analysis of plant data during the accident progression phase and information obtained from computer simulations for this phase. These evaluations can be used to estimate the conditions of the interior of the reactor pressure vessel (RPV) and the primary containment vessel (PCV). Herein, 1F Unit 2 was addressed as the subject to produce an estimated map of the fuel debris distribution from data obtained about the RPV and PCV based on the comprehensive evaluation of various measurement data and information obtained from the accident progression analysis, which were released to the public in June 2018.

論文

Guidance for developing fuel design limit of high temperature gas-cooled reactor

佐藤 博之; 青木 健; 大橋 弘史

Proceedings of 2020 International Conference on Nuclear Engineering (ICONE 2020) (Internet), 10 Pages, 2020/08

本報告では、HTTR建設を通じて得られた知見に基づき作成した、実用高温ガス炉の燃料設計限度の考え方を提示する。燃料設計限度は、評価指標とこれに対応する判断基準で構成される。はじめに、日本原子力学会研究専門委員会で作成された、実用高温ガス炉の安全要件とこれを満足する設計要求事項に適合する評価指標を選定した。次に、規制要求事項に加えて、放射性物質の閉じ込めに係る物理障壁の性能や放射性物質の閉じ込めを保証する計測制御系の性能を考慮した判断基準策定の手順を決定した。検討の結果、安全上の要求事項を網羅しつつ、合理的な燃料破損率を考慮可能な燃料設計限度の考え方が提示された。

論文

Methodology development for transient flow distribution analysis in high temperature gas-cooled reactor

青木 健; 佐藤 博之; 大橋 弘史

Proceedings of 2020 International Conference on Nuclear Engineering (ICONE 2020) (Internet), 6 Pages, 2020/08

ブロック型高温ガス炉の熱流動設計の一部であり、黒鉛ブロック間の漏れ流れを考慮する炉内流量配分評価は、保守的な条件における定常状態に対して実施されていた。一方で、現実的な条件における過渡評価によりブロック型高温ガス炉の設計改善が期待される。本研究では高温工学試験研究炉(HTTR)の知見を活用し、運転時の異常な過渡変化や事故時のブロック型高温ガス炉の過渡流量配分評価のための手法開発とその適用性を確認することが目的である。炉内の漏れ流れと空気侵入事故時の初期空気侵入挙動で支配的な分子拡散を考慮可能な計算モデルと解析コードを開発し検証したことで、改良した熱流動システム解析コードがブロック型高温ガス炉の過渡流量配分評価に適用できる見通しを得た。

論文

Development of a flow network calculation code (FNCC) for high temperature gas-cooled reactors (HTGRs)

青木 健; 井坂 和義; 佐藤 博之; 大橋 弘史

Proceedings of 2020 International Conference on Nuclear Engineering (ICONE 2020) (Internet), 7 Pages, 2020/08

高温ガス炉の設計において実施される流量配分評価では熱や照射による黒鉛構造物の変形と漏れ流れを形成する黒鉛構造物間の隙間の相互作用を考慮する必要がある。本研究では、高温工学試験研究炉の知見を活かし、他の高温ガス炉設計用解析コードとの親和性が高く、手動操作なしで収束計算の中で黒鉛構造物の変形を考慮するユーザーフレンドリーな流路網計算コードを開発するとともに、その解析結果が実験結果とよく一致することを確認した。その結果、ブロック型高温ガス炉における漏れ流れ流路を含めた流路網モデルにおける流量及び圧力分布の解析に対するFNCCが検証された。

論文

Measurement of $$J/psi$$ at forward and backward rapidity in $$p$$+$$p$$, $$p$$$$+A$$l, $$p$$$$+A$$u, and $$^3$$He+Au collisions at $$sqrt{s_{_{NN}}}$$ = 200 GeV

Acharya, U.*; 長谷川 勝一; 今井 憲一*; 佐甲 博之; 佐藤 進; 谷田 聖; PHENIX Collaboration*; 他358名*

Physical Review C, 102(1), p.014902_1 - 014902_23, 2020/07

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Physics, Nuclear)

Charmonium is a valuable probe in heavy-ion collisions to study the properties of the quark gluon plasma, and is also an interesting probe in small collision systems to study cold nuclear matter effects, which are also present in large collision systems. With the recent observations of collective behavior of produced particles in small system collisions, measurements of the modification of harmonium in small systems have become increasingly relevant. We present the results of $$J/psi$$ measurements at forward and backward rapidity in various small collision systems, $$p$$$$+$$$$p$$, $$p$$$$+$$Al, $$p$$$$+$$Au and $$^3$$He$$+$$Au, at $$sqrt{s_{_{NN}}}$$=200 GeV. The results are presented in the form of the observable $$R_{AB}$$, the nuclear modification factor, a measure of the ratio of the $$J/psi$$ invariant yield compared to the scaled yield in $$p$$$$+$$$$p$$ collisions. We examine the rapidity, transverse momentum, and collision centrality dependence of nuclear effects on $$J/psi$$ production with different projectile sizes $$p$$ and $$^3$$He, and different target sizes Al and Au. The modification is found to be strongly dependent on the target size, but to be very similar for $$p$$$$+$$Au and $$^{3}$$He$$+$$Au. However, for 0% - 20% central collisions at backward rapidity, the modification for $$^{3}$$He$$+$$Au is found to be smaller than that for $$p$$$$+$$Au, with a mean fit to the ratio of $$0.89pm0.03$$(stat)$${pm}0.08$$(syst), possibly indicating final state effects due to the larger projectile size.

論文

Uncertainty analysis of toxic gas leakage accident in cogeneration high temperature gas-cooled reactor

佐藤 博之; 大橋 弘史

Mechanical Engineering Journal (Internet), 7(3), p.19-00332_1 - 19-00332_11, 2020/06

高温ガス炉コジェネレーションプラントの水素製造施設における有毒ガス漏えい事故に対する確率論的リスク評価手法開発を目的として、コジェネレーション高温ガス炉における有毒ガス漏えい事故時における制御室居住性評価に係る不確かさ評価手法を構築した。また、本開発手法を、HTTRに接続した熱化学法ISプロセスによる水素製造施設に適用した。検討の結果、開発手法により、不確かさの特性把握や定量化が可能であることを明らかにした。また、表面粗度に係る不確かさが制御室の有毒ガス濃度のばらつきに与える影響が大きいことを明らかにした。

論文

Neutron diffraction study on the deuterium composition of nickel deuteride at high temperatures and high pressures

齋藤 寛之*; 町田 晃彦*; 服部 高典; 佐野 亜沙美; 舟越 賢一*; 佐藤 豊人*; 折茂 慎一*; 青木 勝敏*

Physica B; Physics of Condensed Matter, 587, p.412153_1 - 412153_6, 2020/06

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Physics, Condensed Matter)

重水素を含んだfcc Niを、3.36GPaで1073Kから300Kへ冷却した際の、構造中の重水素(D)の席占有率を中性子その場観察により調べた。多くの重水素はfccの金属格子の八面体サイトを占め、またわずかながら四面体サイトへの占有も見られた。八面体サイトの占有率は、1073Kから300Kへの冷却で0.4から0.85へ増大した。一方、四面体サイトの占有率は約0.02のままであった。この温度に依存しない四面体サイトの占有率は普通でなく、その理由はよくわからない。水素による膨張の体積と水素組成の直線関係から、重水素の侵入による体積膨張は、2.09(13) ${AA $^{3}$/D}$原子と求められた。この値は、過去NiやNi$$_{0.8}$$ Fe$$_{0.2}$$合金で報告されている2.14-2.2 ${AA $^{3}$/D}$原子とよく一致している。

論文

Crystal and magnetic structures of double hexagonal close-packed iron deuteride

齊藤 寛之*; 町田 晃彦*; 飯塚 理子*; 服部 高典; 佐野 亜沙美; 舟越 賢一*; 佐藤 豊人*; 折茂 慎一*; 青木 勝敏*

Scientific Reports (Internet), 10, p.9934_1 - 9934_8, 2020/06

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Multidisciplinary Sciences)

4-6GPaの圧力で1023-300Kに降温中の鉄重水素化物の中性子回折パターンを測定した。二重六方晶構造を持つ$$varepsilon$$'重水素化物は温度圧力に応じて他の安定または準安定相と共存し、673K, 6.1GPaではFeD$$_{0.68(1)}$$、603K, 4.8GPaではFeD$$_{0.74(1)}$$の組成を持つ固溶体を形成した。300Kに段階的に降温する際、D組成は1.0まで上昇し、一重水素化物FeD$$_{1.0}$$を生成した。4.2GPa, 300Kにおけるdhcp FeD$$_{1.0}$$において溶け込んだD原子は、中心位置から外れた状態で二重六方格子の八面体空隙のすべてを占めていた。また、二重六方晶構造は12%の積層欠陥を含んでいた。また磁気モーメントは2.11$$pm$$0.06B/Feであり、Feの積層面内で強磁性的に並んでいた。

論文

VHTR technology development in Japan; Progress of R&D activities for GIF VHTR system

柴田 大受; 佐藤 博之; 植田 祥平; 竹上 弘彰; 高田 昌二; 國富 一彦

2018 GIF Symposium Proceedings (Internet), p.99 - 106, 2020/05

第四世代原子力システムの一つである超高温ガス炉(VHTR)システムについて、原子力研究開発機構で実施している研究開発活動の進捗についてまとめた。高温工学試験研究炉(HTTR)は2010年に原子炉出口温度950$$^{circ}$$Cでの50日間連続運転を達成し、その際、被覆粒子燃料の優れた品質を示した。また、高燃焼度化に向けてZrC被覆粒子の開発を進めている。炉内の構造物に用いる黒鉛の耐酸化性の向上のため、黒鉛へのSiC被覆について中性子照射の影響を調べている。将来の商用高温ガス炉コジェネレーションシステムについて、国際的な安全基準の整備を進めている。HTTRは新規制基準の適合性審査を経て、2019年に再稼働を見込んでいる。ISプロセス連続水素製造試験設備では、2016年に31時間の連続試験が完了した。HTTRでの水素製造-ガスタービン試験に向けた基本設計を完了した。

論文

A Theoretical cell-killing model to evaluate oxygen enhancement ratios at DNA damage and cell survival endpoints in radiation therapy

松谷 悠佑; 佐藤 達彦; 中村 瑠委*; 内城 信吾*; 伊達 広行*

Physics in Medicine & Biology, 65(9), p.095006_1 - 095006_12, 2020/05

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Engineering, Biomedical)

低酸素圧下で誘導される放射線抵抗性は、分割放射線療法の悪性進行において重要な役割を果たすことが知られている。低酸素圧下における細胞殺傷を予測する一般的なアプローチとして、細胞殺害モデル(例、線形二次モデルなど)を正常酸素圧下と低酸素圧下の両方の生存率データの実測値に適合させ、放射線抵抗性の程度を表現する酸素増感比(Oxygen enhancement ratio: OER)を取得する方法がある。しかしながら、そのような方法では、各酸素分圧条件に対応したモデルパラーメータが必要となり、放射線治療計画の立案で非効率となる。そこで本研究では、DNA二本鎖切断(double-strand break: DSB)をエンドポイントとしたOERと細胞周期を考慮した効率的なモデル(integrated microdosimetric-kinetic (IMK) model)を開発した。開発したモデルと実測の細胞周期データを用いることで、急性的ならびに慢性的に作り出される低酸素分圧条件に対する生存率の実測値の再現に成功した。また、細胞生存率の計算に使用されるOER$$_{DSB}$$は、実験で報告されるDSB比とよく一致することも確認した。本研究は、不確実性を考慮した様々な酸素条件下に対する生物学的有効量(biological effective dose: BED)を提供し、多分割放射線治療計画の立案に貢献することができる。腫瘍内の酸素濃度を医療画像によって定量化することで、開発したモデルにより、より現実的な生体環境における低酸素圧下での細胞殺傷およびBEDの推定を可能とする。

論文

Research and development for safety and licensing of HTGR cogeneration system

佐藤 博之; 青木 健; 大橋 弘史; Yan, X. L.

Nuclear Engineering and Design, 360, p.110493_1 - 110493_8, 2020/04

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)

原子力機構は原子力エネルギーの多様な産業利用に向け、HTTR建設の許認可での経験及び知見を活用し、高温ガス炉固有の特徴を反映した、実用高温ガス炉の安全基準国際標化に向けた活動を実施している。本論文では、高温ガス炉コジェネレーションシステムの許認可に向けた研究開発ロードマップを示した。また、安全要件や設計基準事象選定方針等の検討結果や安全評価手法の確立に向けたHTTR試験計画を示した。加えて、実用高温ガス炉における炉心冷却機能を担う安全設備である自然空冷方式による炉容器冷却設備が安全要件国際標準案に適合することを確認した。

論文

ガンマ線照射を模擬した湿度制御環境での腐食モニタリング

大森 惇志*; 秋山 英二*; 阿部 博志*; 端 邦樹; 佐藤 智徳; 加治 芳行; 井上 博之*; 田口 光正*; 清藤 一*; 多田 英司*; et al.

材料と環境, 69(4), p.107 - 111, 2020/04

ガンマ線照射による水のラジオリシスで生成する酸化剤が炭素鋼の気相中の腐食に及ぼす効果を評価するために、オゾンをモデル酸化剤として用いて50$$^{circ}$$Cの湿度制御下に導入し、ACMセンサを用いた腐食モニタリングを行った。ACM電流はオゾンの濃度に伴って高くなったことから、オゾンによる腐食促進の効果が示された。これはオゾンの還元反応あるいは水への溶解反応が早く、カソード反応を促進したためと考えられる。

論文

Nuclear-modification factor of charged hadrons at forward and backward rapidity in $$p+$$Al and $$p+$$Au collisions at $$sqrt{s_{_{NN}}}=200$$ GeV

Aidala, C.*; 長谷川 勝一; 今井 憲一*; 佐甲 博之; 佐藤 進; 谷田 聖; PHENIX Collaboration*; 他297名*

Physical Review C, 101(3), p.034910_1 - 034910_16, 2020/03

 被引用回数:2 パーセンタイル:13.44(Physics, Nuclear)

The PHENIX experiment has studied nuclear effects in $$p$$$$+$$Al and $$p$$$$+$$Au collisions at $$sqrt{s_{_{NN}}}=200$$ GeV on charged hadron production at forward rapidity ($$1.4< eta < 2.4$$, $$p$$-going direction) and backward rapidity ($$-2.2 < eta < -1.2$$, $$A$$-going direction). Such effects are quantified by measuring nuclear modification factors as a function of transverse momentum and pseudorapidity in various collision multiplicity selections. In central $$p$$$$+$$Al and $$p$$$$+$$Au collisions, a suppression (enhancement) is observed at forward (backward) rapidity compared to the binary scaled yields in $$p$$+$$p$$ collisions. The magnitude of enhancement at backward rapidity is larger in $$p$$$$+$$Au collisions than in $$p$$$$+$$Al collisions, which have a smaller number of participating nucleons. However, the results at forward rapidity show a similar suppression within uncertainties. The results in the integrated centrality are compared with calculations using nuclear parton distribution functions, which show a reasonable agreement at the forward rapidity but fail to describe the backward rapidity enhancement.

論文

$$J/psi$$ and $$psi(2S)$$ production at forward rapidity in $$p$$+$$p$$ collisions at $$sqrt{s}=510$$ GeV

Acharya, U. A.*; 長谷川 勝一; 今井 憲一*; 永宮 正治*; 佐甲 博之; 佐藤 進; 谷田 聖; PHENIX Collaboration*; 他353名*

Physical Review D, 101(5), p.052006_1 - 052006_13, 2020/03

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Astronomy & Astrophysics)

The PHENIX experiment at the Relativistic Heavy Ion Collider has measured the differential cross section, mean transverse momentum, mean transverse momentum squared of inclusive $$J/psi$$ and cross-section ratio of $$psi(2S)$$ to $$J/psi$$ at forward rapidity in $$pp$$ collisions at $$sqrt{s} = 510$$ GeV via the dimuon decay channel. Comparison is made to inclusive $$J/psi$$ cross sections measured at $$sqrt{s} = 200$$ GeV and 2.76 - 13 TeV. The result is also compared to leading-order nonrelativistic QCD calculations coupled to a color-glass-condensate description of the low-$$x$$ gluons in the proton at low transverse momentum ($$p_T$$) and to next-to-leading order nonrelativistic QCD calculations for the rest of the $$p_T$$ range. These calculations overestimate the data at low $$p_T$$. While consistent with the data within uncertainties above $$approx 3$$ GeV/$$c$$, the calculations are systematically below the data. The total cross section times the branching ratio is BR $$dsigma^{J/psi}_{pp}/dy (1.2 < |y| < 2.2, 0 < p_T < 10$$ GeV/$$c$$) = 54.3 $$pm$$ 0.5 (stat) $$pm$$ 5.5 (syst) nb.

論文

New excited 2$$^+$$ and 3$$^-$$ two-proton states in $$_{84}^{210}$$Po$$_{126}$$ populated by two-proton transfer

Dupont, E.*; Astier, A.*; Petrache, C. M.*; Lv, B. F.*; Deloncle, I.*; Kiener, J.*; Orlandi, R.; 牧井 宏之; 西尾 勝久; 廣瀬 健太郎; et al.

Physical Review C, 101(1), p.014309_1 - 014309_6, 2020/01

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Physics, Nuclear)

Five new 2$$^+$$ levels and one new 3$$^-$$ level were established in $$^{210}$$Po. The states were populated via the $$^{208}$$Pb($$^{12}$$C, $$^{10}$$Be) two-proton reaction experiment, performed at the JAEA Tandem in Tokai. A setup combining Ge, LaBr$$_3$$, and Si telescopes was used to detect in-beam $$gamma$$-rays and ejectile residues. Two-proton configurations were assigned to all new states. All assignments are strongly supported by shell-model calculations.

論文

The Deposition densities of radiocesium and the air dose rates in undisturbed fields around the Fukushima Dai-ichi nuclear power plant; Their temporal changes for five years after the accident

三上 智; 田中 博幸*; 松田 秀夫*; 佐藤 昭二*; 星出 好史*; 奥田 直敏*; 鈴木 健夫*; 坂本 隆一*; 安藤 正樹; 斎藤 公明

Journal of Environmental Radioactivity, 210, p.105941_1 - 105941_12, 2019/12

 被引用回数:9 パーセンタイル:12.04(Environmental Sciences)

2011年から2016年にかけて福島第一原子力発電所から80km圏内の撹乱のない多数の測定点で放射性セシウムの沈着量と空間線量率を繰り返し測定し、それらの経時変化の特徴を明らかにした。この地域のバックグラウンド放射線量を除いた平均空間線量率は、2011年6月から2016年8月までの期間中に初期の約20%に減少した。これは主に$$^{134}$$Cs(半減期2.06y)の壊変の結果である。空間線量率の減少は放射性セシウムの壊変から予想されるものよりも約2倍早く、この減少の大部分は放射性セシウムの土壌への浸透によるものである。除染されていない土壌における$$^{134}$$Csと$$^{137}$$Csの平均沈着量は、ほぼ放射性壊変から予想されるペースで減少していた。すなわち水平方向の放射性セシウムの移動が比較的小さいことを示した。空間線量率と沈着量の測定結果では除染の効果が明らかに観察された。測定点の平均空間線量率は、その詳細な定量分析は今後の課題だが、除染やその他の人間の活動によって約20%減少した。

論文

Development of TPC Trigger Hodoscope for J-PARC E42/E45 hadron experiment

Jung, W.*; Ahn, J. K.*; 長谷川 勝一; Hicks, K.*; Hwang, S.*; 市川 裕大; Kim, S.*; 佐甲 博之; 佐藤 進; 谷田 聖

JPS Conference Proceedings (Internet), 27, p.011007_1 - 011007_6, 2019/11

We have developed HypTPC consists of TPC and the trigger hodoscope for the J-PARC hadron experiments. The TPC Hodoscope has large scintillators of 80 $$times$$ 7 $$times$$ 1 cm$$^3$$ to cover the TPC. Especially, we have developed a readout circuit for multiple MPPCs to detect photons generated over a large area of the scintillator. A general methods of applying voltage to multiple MPPCs are parallel and series connections. In the case of parallel connections, a signal has a long tail due to the large sensor capacitance. MEG collaboration used four MPPC segments as a serial connection. However, in the case of a series connection, the requiring bias voltage is very high, and the gain is low. To avoid this problem, we have developed a new individual biasing method with a summing amplifier for stable multiple MPPC readouts. We also made prototype detectors and performed a cosmic-ray test. Brief descriptions of our prototypes and preliminary results of the cosmic-ray test are presented in this article.

論文

A $$Sigma p$$ scattering experiment at J-PARC and the analysis status

中田 祥之*; 長谷川 勝一; 早川 修平*; 細見 健二; 市川 裕大; 今井 憲一; 七村 拓野*; 成木 恵*; 佐甲 博之; 佐藤 進; et al.

JPS Conference Proceedings (Internet), 26, p.023024_1 - 023024_5, 2019/11

J-PARC E40 aims to measure the differential cross sections of the $$Sigma^{pm}p$$ elastic scatterings and the $$Sigma^-p to Lambda n$$ conversion. A clear peak of $$Sigma^-$$ was observed in a missing mass spectrum of the $$pi^-pto K^+X$$ reaction and recoil protons from the $$pi p$$ elastic scattering were successfully observed in the data taken in the summer 2018. The rest of data taking is coming in the spring 2019.

論文

First $$gamma$$-ray spectroscopy of an $$sd$$-shell hypernucleus, $$^{19}_{Lambda}$$F

Yang, S. B.*; 長谷川 勝一; 早川 修平*; 細見 健二; 市川 裕大; 今井 憲一; 佐甲 博之; 佐藤 進; 田村 裕和*; 谷田 聖; et al.

JPS Conference Proceedings (Internet), 26, p.023015_1 - 023015_5, 2019/11

We performed a gamma-ray spectroscopy of $$({}_{Lambda}^{19}{rm F})$$ at J-PARC Hadron Experimental Facility in 2015. It is the first measurement of $$gamma$$ rays emitted from $$sd$$-shell hypernuclei. In this experiment, we determined the energy spacing between the ground state spin doublet, $$3/2^+$$ and $$1/2^+$$ states, as 316 keV. The excitation energies of $$5/2^+$$ and $$1/2^+$$ states are also determined to be 895 and 1266 keV, respectively. The energy spacing is found to be well reproduced by shell-model calculations which describe $$s$$- and $$p$$-shell $$Lambda$$ hypernuclei well. The results show that the present theories of the $$Lambda N$$ interaction describe not only the light hypernuclei but also a heavier hypernucleus.

論文

Study of $$Y^*$$ in nuclei through C$$(K^-, pi^+)X$$ spectrum at 1.8 GeV/$$c$$ in the J-PARC E05 experiment

本多 良太郎*; 長谷川 勝一; 早川 修平; 細見 健二; 今井 憲一; 市川 裕大; 七村 拓野; 成木 恵; 佐甲 博之; 佐藤 進; et al.

JPS Conference Proceedings (Internet), 26, p.023014_1 - 023014_4, 2019/11

We measured the $$(K^-,pi^+)$$ reaction spectra at 1.8 GeV/$$c$$ for the graphite and the polyethylene targets in the J-PARC E05 pilot experiment. By comparing the spectra for these two targets, it was found that $$Sigma^{*-}(1385)$$ in the $$^{11}$$B nucleus is quite broadened. Furthermore, we also compared broadness of $$Sigma^{*-}(1385)$$ with $$K^*(892)$$ obtained in the $$(K^-,p)$$ spectrum. $$Sigma^{*-}(1385)$$ seems to be much more broadened in nuclei than $$K^*(892)$$. We gave a possible interpretation, which is related to compositeness of decuplet baryons, for this situation.

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