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論文

The $$^{59}$$Fe(n,$$gamma$$)$$^{60}$$Fe cross section from the surrogate ratio method and its effect on the $$^{60}$$Fe nucleosynthesis

Yan, S. Q.*; Li, X. Y.*; 西尾 勝久; Lugaro, M.*; Li, Z. H.*; 牧井 宏之; Pignatari, M.*; Wang, Y. B.*; Orlandi, R.; 廣瀬 健太郎; et al.

Astrophysical Journal, 919(2), p.84_1 - 84_7, 2021/10

 被引用回数:1 パーセンタイル:32.83(Astronomy & Astrophysics)

The long-lived $$^{60}$$Fe (with a half-life of 2.62 Myr) is a crucial diagnostic of active nucleosynthesis in the Milky Way galaxy and in supernovae near the solar system. The neutron-capture reaction $$^{59}$$Fe(n,$$gamma$$)$$^{60}$$Fe on $$^{59}$$Fe (half-life=44.5 days) is the key reaction for the production of $$^{60}$$Fe in massive stars. This reaction cross section has been previously constrained by the Coulomb dissociation experiment, which offered partial constraint on the E1 $$gamma$$-ray strength function but a negligible constraint on the M1 and E2 components. In this work, for the first time, we use the surrogate ratio method to experimentally determine the $$^{59}$$Fe(n,$$gamma$$)$$^{60}$$Fe cross sections in which all the components are included. We derived a Maxwellian-averaged cross section of 27.5$$pm$$3.5 mb at $$kT$$ = 30 keV and 13.4$$pm$$1.7 mb at $$kT$$ = 90 keV, roughly 10%-20% higher than previous estimates. We analyzed the impact of our new reaction rates in nucleosynthesis models of massive stars and found that uncertainties in the production of $$^{60}$$Fe from the $$^{59}$$Fe(n,$$gamma$$)$$^{60}$$Fe rate are at most 25$$%$$. We conclude that stellar physics uncertainties now play a major role in the accurate evaluation of the stellar production of $$^{60}$$Fe.

論文

Multiple magnetic bilayers and unconventional criticality without frustration in BaCuSi$$_2$$O$$_6$$

Allenspach, S.*; Biffin, A.*; Stuhr, U.*; Tucker, G. S.*; 河村 聖子; 古府 麻衣子; Voneshen, D. J.*; Boehm, M.*; Normand, B.*; Laflorencie, N.*; et al.

Physical Review Letters, 124(17), p.177205_1 - 177205_7, 2020/05

 被引用回数:6 パーセンタイル:69.67(Physics, Multidisciplinary)

The dimerized quantum magnet BaCuSi$$_2$$O$$_6$$ was proposed as an example of "dimensional reduction" arising near the magnetic-field-induced quantum critical point (QCP) due to perfect geometrical frustration of its interbilayer interactions. We demonstrate by high-resolution neutron spectroscopy experiments that the effective intrabilayer interactions are ferromagnetic, thereby excluding frustration. We explain the apparent dimensional reduction by establishing the presence of three magnetically inequivalent bilayers, with ratios $$3 colon 2 colon 1$$, whose differing interaction parameters create an extra field-temperature scaling regime near the QCP with a nontrivial but nonuniversal exponent. We demonstrate by detailed quantum Monte Carlo simulations that the magnetic interaction parameters we deduce can account for all the measured properties of BaCuSi$$_2$$O$$_6$$, opening the way to a quantitative understanding of nonuniversal scaling in any modulated layered system.

論文

The $$^{95}$$Zr($$n, gamma$$)$$^{96}$$Zr cross section from the surrogate ratio method and its effect on $$s$$-process nucleosynthesis

Yan, S. Q.*; Li, Z. H.*; Wang, Y. B.*; 西尾 勝久; Lugaro, M.*; Karakas, A. I.*; 牧井 宏之; Mohr, P.*; Su, J.*; Li, Y. J.*; et al.

Astrophysical Journal, 848(2), p.98_1 - 98_8, 2017/10

 被引用回数:4 パーセンタイル:21.7(Astronomy & Astrophysics)

The $$^{95}$$Zr($$n, gamma$$)$$^{96}$$Zr reaction cross section is crucial in the modelling of $$s$$-process nucleosynthesis in asymptotic giant branch stars because it controls the operation of the branching point at the unstable $$^{95}$$Zr and the subsequent production of $$^{96}$$Zr. We have carried out the measurement of the $$^{90}$$Zr($$^{18}$$O,$$^{16}$$O) and $$^{94}$$Zr($$^{18}$$O,$$^{16}$$O) reactions and obtained the $$gamma$$-decay probability ratio of $$^{92}$$Zr$$^{*}$$ and $$^{96}$$Zr$$^{*}$$ to determine the $$^{95}$$Zr($$n, gamma$$)$$^{96}$$Zr reaction cross sections with the surrogate ratio method. We tested our deduced maxwellian-averaged cross section in stellar models with masses between 2 and 6 $$M_{odot}$$ and metallicities 0.014 and 0.03. The largest changes - up 80 % variations in $$^{96}$$Zr - are seen in the models of 3-4 $$M_{odot}$$, where the $$^{22}$$Ne neutron source is mildly activated. The new rate can still provide a match to data from meteoritic stardust silicon carbide grains, provided the maximum mass of the parent stars is below 4 $$M_{odot}$$, for a metallicity of 0.03.

論文

Magnon polarons in the spin Seebeck effect

吉川 貴史*; Shen, K.*; Flebus, B.*; Duine, R. A.*; 内田 健一*; Qiu, Z.*; Bauer, G. E. W.*; 齊藤 英治

Physical Review Letters, 117(20), p.207203_1 - 207203_6, 2016/11

 被引用回数:108 パーセンタイル:97.38(Physics, Multidisciplinary)

Sharp structures in the magnetic field-dependent spin Seebeck effect (SSE) voltages of Pt/Y$$_{3}$$Fe$$_{5}$$O$$_{12}$$ at low temperatures are attributed to the magnon-phonon interaction. Experimental results are well reproduced by a Boltzmann theory that includes magnetoelastic coupling. The SSE anomalies coincide with magnetic fields tuned to the threshold of magnon-polaron formation. The effect gives insight into the relative quality of the lattice and magnetization dynamics.

論文

Examination of the surrogate ratio method for the determination of the $$^{93}$$Zr(n,$$gamma$$)$$^{94}$$Zr cross section with $$^{90,92}$$Zr($$^{18}$$O,$$^{16}$$O)$$^{92,94}$$Zr reactions

Yan, S. Q.*; Li, Z. H.*; Wang, Y. B.*; 西尾 勝久; 牧井 宏之; Su, J.*; Li, Y. J.*; 西中 一朗; 廣瀬 健太郎; Han, Y. L.*; et al.

Physical Review C, 94(1), p.015804_1 - 015804_5, 2016/07

 被引用回数:5 パーセンタイル:44.05(Physics, Nuclear)

The relative $$gamma$$-decay probability ratios of the neutron resonance states in $$^{94}$$Zr and $$^{92}$$Zr populated via two neutron transfer reactions, $$^{92}$$Zr($$^{18}$$O,$$^{16}$$O)$$^{94}$$Zr and $$^{90}$$Zr($$^{18}$$O,$$^{16}$$O)$$^{92}$$Zr, have been measured to test the validity of the surrogate ratio method (SRM) in determining the (n,$$gamma$$) reaction cross section. The cross sections of the $$^{93}$$Zr(n,$$gamma$$)$$^{94}$$Zr reaction are derived from the experimentally obtained ratios and the cross sections of the $$^{91}$$Zr(n,$$gamma$$)$$^{92}$$Zr reaction in the equivalent neutron energy range of $$E_{rm n}$$ = 0 - 8 MeV. The deduced cross sections of $$^{93}$$Zr(n,$$gamma$$)$$^{94}$$Zr reaction agree with the directly measured ones in the low-energy region, and with the evaluated ENDF/B-VII.1 data at higher energies of $$E_{rm n} >$$ 3 MeV. The agreement supports the concept of the SRM method to indirectly determine the (n,$$gamma$$) reaction cross sections.

論文

Quantitative study of the spin Hall magnetoresistance in ferromagnetic insulator/normal metal hybrids

Althammer, M.*; Meyer, S.*; 中山 裕康*; Schreier, M.*; Altmannshofer, S.*; Weiler, M.*; Huebl, H.*; Gepr$"a$gs, S.*; Opel, M.*; Gross, R.*; et al.

Physical Review B, 87(22), p.224401_1 - 224401_15, 2013/06

 被引用回数:356 パーセンタイル:99.37(Materials Science, Multidisciplinary)

強磁性絶縁体/Ptと強磁性絶縁体/常磁性金属/Pt複合素子において、スピンHall磁気抵抗効果の定量測定を行った。強磁性絶縁体にはイットリウム鉄ガーネット,ニッケルフェライト,マグネタイトを用い、常磁性中間層には銅、金を用いた。以上により、薄い中間層にかかわらず、Pt層のスピンHall効果と逆スピンHall効果の複合によって強磁性層の磁化方向に依存した磁気抵抗効果が生じるというスピンHall磁気抵抗効果の理論の正当性が実験的に確認された。スピンHall磁気抵抗効果の理論を援用することで、4$$times10^{14}Omega^{-1}$$m$$^{-2}$$のスピンミキシングコンダクタンスを持つサンプルに対して、PtのスピンHall角とスピン拡散長がそれぞれ、$$0.11pm0.08, 1.5pm0.5$$nmと得られた。

論文

Signature splitting inversion and backbending in $$^{80}$$Rb

He, C.*; Shen, S.*; Wen, S.*; Zhu, L.*; Wu, X.*; Li, G.*; Zhao, Y.*; Yan, Y.*; Bai, Z.*; Wu, Y.*; et al.

Physical Review C, 87(3), p.034320_1 - 034320_10, 2013/03

 被引用回数:5 パーセンタイル:41.27(Physics, Nuclear)

High-spin states of $$^{80}$$Rb are studied via the fusion-evaporation reactions $$^{65}$$Cu+$$^{19}$$F, $$^{66}$$Zn+$$^{18}$$O, and $$^{68}$$Zn+$$^{16}$$O with the beam energies of 75 MeV, 76 MeV, and 80 MeV, respectively. Twenty-three states with twenty-eight $$gamma$$ transitions are added to the previously proposed level scheme, where the second negative-parity band is significantly pushed up to spins of 22$$^-$$ and 15$$^-$$ and two sidebands are built on the known first negative-parity band. Two successive band crossings with frequencies 0.51 MeV and 0.61 MeV in the $$alpha$$ = 0 branch as well as another one in the $$alpha$$ =1 branch of the second negative-parity band are observed. Signature inversions occur in the positive-parity and first negative-parity bands at the spins of 11$$hbar$$ and 16$$hbar$$, respectively. The signature splitting is seen obviously in the second negative-parity band, but the signature inversion is not observed. It is also found that the structure of the two negative-parity bands is similar to that of its isotone $$^{82}$$Y. Signature inversion in the positive-parity yrast band with configuration $$pi$$g9/2 $$otimes$$ $$nu$$g9/2 in this nucleus is discussed using the projected shell model.

論文

Thermally driven spin and charge currents in thin NiFe$$_{2}$$O$$_{4}$$/Pt films

Meier, D.*; Kuschel, T.*; Shen, L.*; Gupta, A.*; 吉川 貴史*; 内田 健一*; 齊藤 英治; Schmalhorst, J.-M.*; Reiss, G.*

Physical Review B, 87(5), p.054421_1 - 054421_5, 2013/02

 被引用回数:102 パーセンタイル:95.8(Materials Science, Multidisciplinary)

We present results on the longitudinal spin Seebeck effect (LSSE) shown by semiconducting ferrimagnetic NiFe$$_{2}$$O$$_{4}$$/Pt films from room temperature down to 50 K base temperature. The temperature dependence of the conductivity has been studied in parallel to obtain information about the origin of the electric potentials detected at the Pt coverage of the ferrimagnet in order to distinguish the LSSE from the anomalous Nernst effect. Furthermore, the dependence of the LSSE on temperature gradients as well as the influence of an external magnetic field direction is investigated.

論文

From a single-band metal to a high-temperature superconductor via two thermal phase transitions

He, R.-H.*; 橋本 真*; Karapetyan, H.*; Koralek, J. D.*; Hinton, J. P.*; Testaud, J. P.*; Nathan, V.*; 吉田 良行*; Yao, H.*; 田中 清尚*; et al.

Science, 331(6024), p.1579 - 1583, 2011/03

 被引用回数:261 パーセンタイル:98.8(Multidisciplinary Sciences)

高温超伝導体における擬ギャップ相の性質は凝縮系物理学における主な未解決問題である。われわれは同一の最適ドープのBi2201試料を用いて温度$$T^*$$における擬ギャップ状態の始まりを三つの異なる手段(角度分解光電子分光,極カー効果,時間分解反射率)で調べた。温度$$T^*$$から突然開始する、粒子-ホール非対称アンチノードギャップ,カー回転,超速緩和ダイナミクスが一致することを観測したが、それは相転移とコンシステントである。さらに温度を冷やすことで超伝導の兆候がTcに近づくにつれて成長し始め、エネルギー-運動量に依存した形で既に存在している擬ギャップの特徴と絡まり、共存する秩序の基底状態を先導する。

論文

Unified beam control system of J-PARC linac

佐甲 博之; Allen, C. K.*; 池田 浩*; Shen, G.*

IEEE Transactions on Nuclear Science, 57(3), p.1528 - 1535, 2010/06

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Engineering, Electrical & Electronic)

J-PARCリニアックにおける大強度H$$^{-}$$ビームの性能とロス抑制の厳格な設計目標を達成するため、ビーム制御系を開発した。このシステムでは統一ビーム制御という新しい概念を導入し、統一データ源・標準化制御単位、統一オンラインモデル、上位アプリケーションフレームワークを設計・実装した。効率的かつ精密なビーム制御のために、さまざまなビーム調整アルゴリズムを開発した。これにより、J-PARCリニアックにおいて、目標のビーム性能、ビーム安定性、ビームロス抑制を達成した。

論文

Tuning of RF amplitude and phase for the separate-type drift tube linac in J-PARC

Shen, G.; 池上 雅紀*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 598(2), p.361 - 371, 2009/01

 被引用回数:7 パーセンタイル:48.52(Instruments & Instrumentation)

J-PARCリニアックでは、分離型ドリフトチューブ型空洞(SDTL)の高周波振幅及び位相の調整を位相スキャン法と位相シグネチャ整合法を組合せることにより行った。15モジュールすべてのSDTL空洞について、ビーム実験の結果はシミュレーションと極めてよい一致を示し、調整の目標である振幅で1%以内、位相で1度以内の精度を十分に達成することができたと考えられる。この調整においては、調整に用いる位相範囲を特定の2つの領域に限定することにより、ビームバンチが崩れることによる影響を排し、調整精度の向上を図った。また、同様の調整方法をバンチャー空洞及びデバンチャー空洞の高周波調整にも適用し、調整の目標である振幅で1%以内、位相で1度以内の精度を達成した。

論文

Performance of the control system for the J-PARC LINAC

吉川 博; 鈴木 隆洋; 榊 泰直; 伊藤 雄一; 加藤 裕子; 川瀬 雅人; 佐甲 博之; Shen, G.; 高橋 博樹; 福田 真平; et al.

Proceedings of 24th International Linear Accelerator Conference (LINAC 2008) (CD-ROM), p.52 - 54, 2009/00

J-PARCのLINACは2006年11月から順調に稼働し、2007年1月に所期性能を達成した。その後後段のRCSにビーム供給を開始し、非常に安定な運転を続けている。ここではLINACの制御系について、初期の設計と実際に実現された性能の比較評価を示す。そして大出力化に向けた第二段階に入りビームロスの極小化とLINAC全体としての応答解析やシステム同定を必要とされる時期にきた、高精度制御の開発段階開始の状況を報告する。

論文

Tuning of RF amplitude and phase for the drift tube linac in J-PARC

Shen, G.; 池上 雅紀*

Chinese Physics C, 33(7), p.577 - 582, 2008/09

 被引用回数:4 パーセンタイル:35.19(Physics, Nuclear)

J-PARCリニアックでは、ドリフトチューブ型空洞(DTL)の高周波振幅及び位相の調整を位相スキャン法に基づいて行った。DTL第2空洞及び第3空洞については、ビーム実験の結果はシミュレーションとよく一致したが、第1空洞については特に設定値が設計値から離れている場合について、シミュレーション結果からのずれが顕著であった。本論文では、その原因を追及するためにIMPACTを用いた3次元粒子シミュレーションを行い、低エネルギー成分の生成とフィラメンテーションがその主因であることを明らかにした。また、これらの要因に起因する誤差を抑えるために調整方法を修正し、DTL第1空洞についても振幅で1%以内、位相で1$$^{circ}$$以内の調整を達成することができた。

論文

J-PARCリニアックにおけるビームエネルギー測定

佐藤 進; 五十嵐 前衛*; 富澤 哲男; 三浦 昭彦; 上野 彰; 佐甲 博之; 森下 卓俊; 近藤 恭弘; Shen, G.; 秋川 藤志*; et al.

Proceedings of 5th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 33rd Linear Accelerator Meeting in Japan (CD-ROM), p.500 - 502, 2008/00

J-PARCリニアックにおいては、ファインメットコアを用いたFast Current Transformer(FCT)を用いてビームの位相を測定し、ペアとなるFCT間の位相差から、飛行時間(TOF)を求めて、ビームのエネルギーを測定している。このとき用いる、飛行距離については、FCTの位置を専用の測量台座を設けて、測定してある。今回の報告は、ビームのエネルギーを、飛行距離の異なる複数のTOF組合せ間で比較をするとともに、リニアックにある加速空洞(SDTLの後段)を用いてビームエネルギーを変化させ、考察を行う。また、リニアックの後段に続く、シンクロトロン(RCS)に入射したとき、ビーム捕獲用のRF源を用いて測定されている周回周波数を用いて、(周回軌道の長さを仮定したときの)導出したビームエネルギーと、比較を試みる。さらに、リニアックからRCSへの入射エネルギーを変化させたときに生じる、RCSにおける(dispersion項による)Closed Orbit Distortion(COD)の変化量を用いて、ビームエネルギーの変化量を推測し、リニアック側でFCTを用いて測定したビームエネルギーの変化量との対応関係について考察を行う。

論文

Beam commissioning software and database for J-PARC LINAC

佐甲 博之; 榊 泰直; Shen, G.; 高橋 博樹; 吉川 博; 池田 浩*; Allen, C. K.*

Proceedings of International Conference on Accelerator and Large Experimental Physics Control Systems (ICALEPCS '07) (CD-ROM), p.698 - 700, 2007/10

J-PARCリニアックでのリレーショナルデータベースに基づくビームコミッショニングソフトウエアシステムを開発した。SADスクリプトインタープリタを持つ高度アプリケーションフレームワークであるJCEをJava言語により開発した。機器制御,オンラインモデリング,データ解析の機能を持ったコミッショニングアプリケーションはJCEとSNSで開発されたXALを使用して開発された。これらのアプリケーションのデータソースとして、コミッショニングデータベースが開発され、集中管理されている。

論文

Current status of the control system for J-PARC accelerator complex

吉川 博; 榊 泰直; 佐甲 博之; 高橋 博樹; Shen, G.; 加藤 裕子; 伊藤 雄一; 池田 浩*; 石山 達也*; 土屋 仁*; et al.

Proceedings of International Conference on Accelerator and Large Experimental Physics Control Systems (ICALEPCS '07) (CD-ROM), p.62 - 64, 2007/10

J-PARCは多目的科学研究のために日本で建設されている大規模陽子加速器施設である。この施設は3つの加速器と3つの実験施設から成り、現在建設中である。リニアックは稼動開始して1年が経過し、3GeVシンクロトロンはこの10月1日に試験運転が開始されたところで、施設全体の完成は来年の夏の予定である。加速器の制御システムは、初期の試運転に必要な性能を実現させた。この制御システムに求められる最も重要な機能は加速器構成機器の放射化を最小限に食い止めることである。この論文では、調整運転の初期の段階において、制御システムの各部分が達成した性能を示す。

論文

Profile measurement and transverse matching in J-PARC linac

秋川 藤志*; 五十嵐 前衛*; 池上 雅紀*; Lee, S.*; 佐藤 進; Shen, G.; 富澤 哲男; 上野 彰

Proceedings of 2007 Particle Accelerator Conference (PAC '07) (Internet), p.1472 - 1474, 2007/08

J-PARCリニアックのビームコミッショニングが2006年11月から実施されている。われわれは、ビームプロファイルと横方向のマッチングを測定するため、ワイヤースキャナーを製作した。各マッチングセクションに4台ずつワイヤースキャナーが設置されている。ビームプロファイルとマッチングの測定結果について報告する。

論文

Beam position monitor and its calibration in J-PARC LINAC

佐藤 進; 富澤 哲男; 佐甲 博之; Shen, G.; 上野 彰; 秋川 藤志*; 五十嵐 前衛*; Lee, S.*; 池上 雅紀*; 上窪田 紀彦*

Proceedings of 2007 Particle Accelerator Conference (PAC '07) (Internet), p.4072 - 4074, 2007/08

J-PARC LINACにおけるビームコミッショニングが2006年11月より開始された。スキャンワイヤーを用いた較正装置で較正された、ビーム位置検出器(BPM)は、4極電磁石の磁場中心をビームが通過できるようにするため、ビームによる較正手法(BBC)を用いてさらに較正した。設置されたBPMと、その較正方法について報告を行う。

論文

Transverse matching in J-PARC LINAC ccmmissioning

佐甲 博之; Shen, G.; 上野 彰; 大川 智宏; 秋川 藤志*; 池上 雅紀*

Proceedings of 4th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 32nd Linear Accelerator Meeting in Japan (CD-ROM), p.598 - 600, 2007/00

2006年12月から2007年6月まで、J-PARCリニアックビームコミッショニングにおいて横マッチングの調整を行った。横マッチング調整はSDTL, ACS, L3BTの3つのセクションにある各4台のワイヤスキャナを使用し、DTL3, SDTL, MEBT2, L3BTの各セクション4台ずつのシングレット励磁の四極磁石を使用した。まず、ワイヤスキャナでビームプロファイルを測定し、RMS幅を求める。4台でのx, y方向のRMS幅を同時に再現するように、上流部の横方向のTwissパラメータとエミッタンスを求める。XALオンラインモデルによりresponse matrixを計算しNewton法により最適解を求める。次に、ワイヤスキャナ位置でのマッチング条件、すなわち横方向の$$alpha$$$$beta$$パラメータが4台のワイヤスキャナで一致する、という条件を満たすように、上流部の四極磁石4台の最適な磁場設定値を求める。同モデルによりresponse matrixを計算しNewton法により最適解を求めた。この方法により、各マッチングセクションでのマッチングファクター4%以内を達成した。

論文

Tuning of RF amplitude and phase of J-PARC DTL and SDTL

Shen, G.; 佐甲 博之; 佐藤 進; 池上 雅紀*

Proceedings of 4th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 32nd Linear Accelerator Meeting in Japan (CD-ROM), p.522 - 524, 2007/00

J-PARCリニアックのビームコミッショニングにおいてRFの振幅と位相の精密調整を行った。位相スキャン法を用いて、全RF空洞、すなわち、バンチャー,デバンチャー,DTL(Drift Tube LINAC),SDTL(Separate-type DTL)について調整を行った。測定されたビームエネルギーの絶対値とモデルを比較することにより、位相に関して1度、振幅に関して1%以内の精度で正確な設定値が決定された。本論文ではRF調整の詳細な方法を発表する。

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