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signatures in two-dimensional cone beam interferometrySarenac, D.*; Gorbet, G.*; Clark, C. W.*; Cory, D. G.*; Ekinci, H.*; Henderson, M. E.*; Huber, M. G.*; Hussey, D. S.*; Kapahi, C.*; Kienzle, P. A.*; et al.
Physical Review Research (Internet), 6(3), p.L032054_1 - L032054_8, 2024/09
Neutron interferometry has played a distinctive role in fundamental science and characterization of materials. Moir neutron interferometers are candidate next-generation instruments: they offer microscopy-like magnification of the signal, enabling direct camera recording of interference patterns across the full neutron wavelength spectrum. Here we demonstrate the extension of phase-grating moir interferometry to two-dimensional geometries. Our measurements of phase topologies and gravitationally induced phase shifts are in good agreement with theory.
BWO
Nagl, J.*; Flavi
n, D.*; Hayashida, S.*; Povarov, K. Y.*; Yan, M.*; 村井 直樹; 河村 聖子; Simutis, F.*; Hicken, T. J.*; Luetkens, H.*; et al.
Physical Review Research (Internet), 6(2), p.023267_1 - 023267_18, 2024/06
We investigate the rare-earth-based frustrated quantum antiferromagnet PrBWO, previously considered a spin-liquid candidate. Our experimental and theoretical analysis reveals that its ground state is better described as a quantum paramagnet, governed by an Ising model in a transverse field. While in-plane correlations exist, the dominant interactions form frustrated triangular spin tubes via competing ferro-antiferromagnetic bonds. The system's thermodynamic and dynamic properties are significantly influenced by hyperfine interactions and weak structural disorder.
Sarenac, D.*; Gorbet, G.*; Kapahi, C.*; Clark, C. W.*; Cory, D. G.*; Ekinci, H.*; Garrad, D. V.*; Henderson, M. E.*; Huber, M. G.*; Hussey, D.*; et al.
Physical Review Research (Internet), 6(2), p.023260_1 - 023260_15, 2024/06
Phase-grating moire interferometers (PGMIs) have emerged as promising candidates for the next generation of neutron interferometry, enabling the use of a polychromatic beam and manifesting interference patterns that can be directly imaged by existing neutron cameras. However, the modeling of the various PGMI configurations is limited to cumbersome numerical calculations and backward propagation models which often do not enable one to explore the setup parameters. Here we generalize the Fresnel scaling theorem to introduce a k-space model for PGMI setups illuminated by a cone beam, thus enabling an intuitive forward propagation model for a wide range of parameters and experimental setups.
-II neutrino targetShin, C. D.*; 百々 拓; 羽賀 勝洋; 原田 正英; 長谷川 勝一; 春日井 好己; 木下 秀孝; 増田 志歩; 明午 伸一郎; 酒井 健二; et al.
Journal of Instrumentation (Internet), 18(12), p.T12001_1 - T12001_9, 2023/12
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Instruments & Instrumentation)The JSNS (J-PARC Sterile Neutrino Search at J-PARC Spallation Neutron Source) is an experiment designed for the search for sterile neutrinos. The experiment is currently at the stage of the second phase named JSNS-II with two detectors at near and far locations from the neutrino source. One of the key components of the experiment is an acrylic vessel, that is used for the target volume for the detection of the anti-neutrinos. The specifications, design, and measured properties of the acrylic vessel are described.
Mun, M.-H.*; Shin, I. J.*; Paeng, W.-G.*; 原田 正康*; Kim, Y.*
European Physical Journal A, 59(7), p.149_1 - 149_6, 2023/07
被引用回数：4 パーセンタイル：60.26(Physics, Nuclear)Using an extended parity doublet model with the hidden local symmetry, we study some properties of nuclei in the mean field approximation to see if the parity doublet model could reproduce nuclear properties and also to estimate the value of the chiral invariant nucleon mass 
preferred by nuclear structure. We first determine our model parameters using the inputs from free space and from nuclear matter properties. Then, we study some basic nuclear properties such as the nuclear binding energy with several different choices of the chiral invariant mass. We observe that our results approach the experimental values as is increased until = 700 MeV and start to deviate more from the experiments afterwards with m0 larger than = 700 MeV. From this observation, we conclude that = 700 MeV is preferred by nuclear properties. We then calculate some properties of several selected nuclei with = 700 MeV and compare them with experiments. Finally, we study the neutron-proton mass difference in some nuclei.
新井 陽介*; 黒田 健太*; 野本 拓也*; Tin, Z. H.*; 櫻木 俊輔*; Bareille, C.*; 明比 俊太朗*; 黒川 輝風*; 木下 雄斗*; Zhang, W.-L.*; et al.
Nature Materials, 21(4), p.410 - 415, 2022/04
被引用回数：14 パーセンタイル：75.71(Chemistry, Physical)Low-energy electronic structures of CeSb which shows multiple phase transitions known as devil's staircase were examined by combination of laser angle-resolved photoemission, Raman and neutron scattering spectroscopies. A new type of electron-boson coupling between the mobile electrons and quadrupole CEF-excitations of the 4f orbitals was found. The coupling is exceedingly strong and exhibits anomalous step-like enhancement during the devil's staircase transition, unveiling a new type of quasiparticle, named multipole polaron.
Pb(p,x)
Hg and 
Bi(p,x)Hg excitation functions in the energy range 0.04 - 2.6 GeVTitarenko, Yu. E.*; Batyaev, V. F.*; Pavlov, K. V.*; Titarenko, A. Yu.*; Malinovskiy, S. V.*; Rogov, V. I.*; Zhivun, V. M.*; Kulevoy, T. V.*; Chauzova, M. V.*; Khalikov, R. S.*; et al.
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 1026, p.166151_1 - 166151_9, 2022/03
被引用回数：1 パーセンタイル：18.16(Instruments & Instrumentation)0.04から2.6GeVの陽子入射によるPb及び天然BiからのHg生成断面積を直接
線スペクトロメトリの手法を用いて測定した。測定した結果は、モンテカルロ計算コードMCNP6.1, PHITS, Geant4及び核反応コードTALYSと比較した。
Zhao, Y.*; Suzuki, T.*; Iimori, T.*; Kim, H.-W.*; Ahn, J. R.*; 堀尾 眞史*; 佐藤 祐輔*; 深谷 有喜; Kanai, T.*; Okazaki, K.*; et al.
Physical Review B, 105(11), p.115304_1 - 115304_8, 2022/03
被引用回数：1 パーセンタイル：7.32(Materials Science, Multidisciplinary)本研究では、時間・角度分解光電子分光を用いて、SiC基板上に作製したグラフェン層におけるキャリアダイナミクスについて調べた。光ポンピング後の準結晶グラフェンのディラックバンドでは、電子ドーピングに層依存性が観測された。また、光誘起キャリア輸送量は基板からの距離に依存することがわかった。フラット基板及びステップ基板上の単層グラフェンの結果から、キャリアの生成源は界面のステップ状態に由来することがわかった。本メカニズムは、密度汎関数計算による電子構造を基にした動的モデルにより記述できる。
鈴木 慎太郎*; 田久保 耕*; 久我 健太郎*; 髭本 亘; 伊藤 孝; 冨田 崇弘*; 志村 恭通*; 松本 洋介*; Bareille, C.*; 和達 大樹*; et al.
Physical Review Research (Internet), 3(2), p.023140_1 - 023140_12, 2021/05
本論文では常圧において転移温度が20Kに達するYb化合物の発見について報告している。価数揺動物質
-YbAlB
のAlサイトをMnに置換することで、反強磁性転移温度が極めて高くなるだけでなく、重い電子状態から近藤半導体に近い抵抗の大きな金属状態へと変わることが見出された。
Te
-based topological insulators角田 一樹; 石田 行章*; G
dde, J.*; H
fer, U.*; Shin, S.*; 木村 昭夫*
Progress in Surface Science, 96(2), p.100628_1 - 100628_15, 2021/05
被引用回数：4 パーセンタイル：2.91(Chemistry, Physical)Topological insulators (TIs) characterized by gapless and spin-polarized band dispersion on their surfaces have been extensively studied over the last decade. This article reviews our recent works on ultrafast carrier dynamics of SbTe-based nonmagnetic and magnetic TIs by utilizing state-of-the-art femtosecond time- and angle-resolved photoelectron spectroscopy. We have demonstrated that the electronic recovery time elongated from a few ps to 
400 ps in the series of (Sb
Bi
)Te. We also investigated how the magnetic-impurity affects the carrier dynamics in ferromagnetic Sb
V
Te. It was found that the electronic recovery time drastically shortened from a few ps to 
500 fs with increasing vanadium concentration. Since the lifetime of the nonequilibrated surface Dirac fermions can range from femto- to nano-second, SbTe-based TIs would be promising for ultrafast spin switching and spin-polarized current generation device applications.
Pb(p,x)
Bi and Bi(p,x)Bi excitation functions in the energy range of 0.04 - 2.6 GeVTitarenko, Yu. E.*; Batyaev, V. F.*; Pavlov, K. V.*; Titarenko, A. Yu.*; Malinovskiy, S. V.*; Rogov, V. I.*; Zhivun, V. M.*; Kulevoy, T. V.*; Chauzova, M. V.*; Lushin, S. V.*; et al.
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 984, p.164635_1 - 164635_8, 2020/12
被引用回数：4 パーセンタイル：37.19(Instruments & Instrumentation)0.04から2.6GeVの陽子入射によるPb及び天然BiからのBi生成断面積を直接線スペクトロメトリの手法を用いて測定した。測定した結果は、モンテカルロ計算コードMCNP6.1, PHITS, Geant4及び核データライブラリTENDL-2019と比較した。その結果、一部の反応に対して計算と実験に不一致があることが分かり、その点について議論した。
Kim, S.*; Lee, B.*; Reeder, J. T.*; Seo, S. H.*; Lee, S.-U.*; Hourlier-Fargette, A.*; Shin, J.*; 関根 由莉奈; Jeong, H.*; Oh, Y. S.*; et al.
Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 117(45), p.27906 - 27915, 2020/11
被引用回数：107 パーセンタイル：94.19(Multidisciplinary Sciences)本研究では、汗のコルチゾール分析のための流動イムノアッセイ、グルコースとアスコルビン酸(ビタミンC)分析のための蛍光測定イメージング、および電極を使用した発汗速度のデジタルトラッキングを組み合わせた、ワイヤレス,バッテリー不要の皮膚インターフェースマイクロ流体システムを実現した。運動している被験者を対象とした体系的なテストにより、本開発デバイスが物理的ストレスと生化学的相関を追跡可能であることが示された。
Te
Shikin, A. M.*; Estyunin, D. A.*; Klimovskikh, I. I.*; Filnov, S. O.*; Kumar, S.*; Schwier, E. F.*; 宮本 幸治*; 奥田 太一*; 木村 昭夫*; 黒田 健太*; et al.
Scientific Reports (Internet), 10, p.13226_1 - 13226_13, 2020/08
被引用回数：73 パーセンタイル：95.57(Multidisciplinary Sciences)Modification of the gap at the Dirac point (DP) in axion antiferromagnetic topological insulator MnBiTe and its electronic and spin structure have been studied by angle- and spin-resolved photoemission spectroscopy (ARPES) under laser excitation at various temperatures, light polarizations and photon energies. We have distinguished both large and reduced gaps at the DP in the ARPES dispersions, which remain open above the N
el temperature of 
= 24.5 K. We propose that the gap above remains open due to a short-range magnetic field generated by chiral spin fluctuations. Spin-resolved ARPES, XMCD and circular dichroism ARPES measurements show a surface ferromagnetic ordering for the large gap sample and apparently significantly reduced effective magnetic moment for the reduced gap sample.
黒田 健太*; 新井 陽介*; Rezaei, N.*; 國定 聡*; 櫻木 俊輔*; Alaei, M.*; 木下 雄斗*; Bareille, C.*; 野口 亮*; 中山 充大*; et al.
Nature Communications (Internet), 11, p.2888_1 - 2888_9, 2020/06
被引用回数：35 パーセンタイル：80.73(Multidisciplinary Sciences)Solids with competing interactions often undergo complex phase transitions. Among them, CeSb is the most famous material where a number of the distinct magnetic phases called devil's staircase appear. We observed the electronic structure evolution across the devil's staircase transitions using bulk-sensitive angle-resolved photoemission spectroscopy.
Cs concentrations in east Japanese rivers辻 英樹*; 石井 弓美子*; Shin, M.*; 谷口 圭輔*; 新井 宏受*; 栗原 モモ*; 保高 徹生*; 倉元 隆之*; 中西 貴宏; Lee, S*; et al.
Science of the Total Environment, 697, p.134093_1 - 134093_11, 2019/12
被引用回数：20 パーセンタイル：57.07(Environmental Sciences)福島第一原子力発電所事故の影響を受けた河川の溶存態放射性セシウム濃度の制御要因を明らかにするため、東日本66箇所の河川で調査を行った。溶存態Cs濃度について流域の平均Cs沈着量・土地利用・土壌組成・地形・水質との関連性を評価した結果、地形的な湿潤指標(TWI)が有意に正の相関を示した。ヨーロッパの河川でも同様の相関が認められるが、日本の河川では湿地帯ではなく市街地が溶存態Cs濃度に強く影響していた。
栗原 モモ*; 保高 徹生*; 青野 辰雄*; 芦川 信雄*; 海老名 裕之*; 飯島 健*; 石丸 圭*; 金井 羅門*; 苅部 甚一*; 近内 弥恵*; et al.
Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 322(2), p.477 - 485, 2019/11
被引用回数：5 パーセンタイル：34.09(Chemistry, Analytical)福島県の淡水に含まれる低レベル溶存態放射性セシウム濃度の測定に関する繰り返し精度と再現精度を評価した。21の実験施設が5つの異なる前濃縮法(プルシアンブルー含浸フィルターカートリッジ,リンモリブデン酸アンモニウム共沈,蒸発,固相抽出ディスク、およびイオン交換樹脂カラム)によって10L試料3検体を前濃縮し、放射性セシウム濃度を測定した。全Cs濃度測定結果のzスコアは
2以内で、手法間の誤差は小さいことが示された。一方で、各実験施設内の相対標準偏差に比べて、施設間の相対標準偏差は大きかった。
Yeom, Y. S.*; Han, M. C.*; Choi, C.*; Han, H.*; Shin, B.*; 古田 琢哉; Kim, C. H.*
Health Physics, 116(5), p.664 - 676, 2019/05
被引用回数：15 パーセンタイル：80.10(Environmental Sciences)国際放射線防護委員会(ICRP)のタスクグループ103により、メッシュ形状の線量評価用人体ファントム(MRCPs)の開発が進められている。この人体ファントムは、将来的には線量評価で用いる標準人体モデルとして採用される予定である。そこで、このMRCPファントムに対するベンチマーク計算を主なモンテカルロ粒子輸送計算コード(Geant4, MCNP6およびPHITS)で行った。様々な粒子およびエネルギーで外部および内部被ばくの計算を実施し、計算時間やメモリ使用量をコード間で比較した。また、ボクセルファントムに対する計算も行い、コード毎の異なるメッシュ表現による性能の違いについて調べた。MRCPのメモリ使用量はGeant4およびMCNP6で10GB程度であったのに対し、PHITSでは1.2GBと顕著に少なかった。また、計算時間に関してもGeant4およびMCNP6ではボクセルファントムに比べてMRCPの計算時間は長くなる傾向を示したが、PHITSでは同程度もしくは短縮する傾向を示した。
(SbBi
)
TeYe, M.*; Xu, T.*; Li, G.*; Qiao, S.*; 竹田 幸治; 斎藤 祐児; Zhu, S.-Y.*; Nurmamat, M.*; 角田 一樹*; 石田 行章*; et al.
Physical Review B, 99(14), p.144413_1 - 144413_7, 2019/04
被引用回数：15 パーセンタイル：56.82(Materials Science, Multidisciplinary)We investigate the microscopic origin of ferromagnetism coupled with topological insulators in V-doped (Sb,Bi)Te employing X-ray magnetic circular dichroism and angle-resolved two-photon photoemission spectroscopies, combined with first-principles calculations. We found an magnetic moment at the Te site anti-parallel to that of the V and Sb sites, which plays a key role in the ferromagnetic order. We ascribe it to the hybridization between Te 5
and V 3
majority spin states at the Fermi energy, consistent with the Zener-type - exchange interaction scenario. The substitution of Bi for Sb suppresses the bulk ferromagnetism by introducing extra electron carriers in the majority spin channel of the Te states that compensates the antiparallel magnetic moment on the Te site. Our findings reveal important clues to designing magnetic topological insulators with higher Curie temperature that work under ambient conditions.
Fedkin, M. V.*; Shin, Y. K.*; Dasgupta, N.*; Yeon, J.*; Zhang, W.*; van Duin, D.*; Van Duin, A. C. T.*; 森 健人*; 藤原 敦志*; 町田 昌彦; et al.
Journal of Physical Chemistry A, 123(10), p.2125 - 2141, 2019/03
被引用回数：66 パーセンタイル：96.48(Chemistry, Physical)Li
, Na, K, Cs, F
, Cl, Iなどの水-電解質系を記述する新しいReaxFF反応力場を開発した。反力場パラメータは、水結合エネルギー, 水和エネルギーおよびプロトン移動のエネルギーに関連した量子力学的計算に対してトレーニングされている。水中での様々な電解質のイオン化について、分子動力学シミュレーションの結果と実験結果及び熱力学との比較によって力場の検証を行った。その結果、大部分の原子対(水分子の酸素および水素を含むカチオンまたはアニオン)について、得られた動径分布関数はDFT計算の結果と良く一致することがわかった。また、この力場を用いて、アルカリ金属水酸化物と塩化物塩溶液における水分子および電解質イオンの拡散定数が組成および電解質濃度の関数として得られた。
Kim, S. B.*; Lee, K.-H.*; Raj, M. S.*; Reeder, J. T.*; Koo, J.*; Hourlier-Fargette, A.*; Bandodkar, A. J.*; Won, S. M.*; 関根 由莉奈; Choi, J.*; et al.
Small, 14(45), p.1802876_1 - 1802876_9, 2018/11
被引用回数：94 パーセンタイル：94.06(Chemistry, Multidisciplinary)エクリン腺からの汗の排泄は、身体の位置,活動レベル,環境要因および健康状態によって変化する動的な生理学的プロセスである。発汗量と化学物質に組み込まれた情報内容は、健康状態と運動能力を評価するために利用することができる。本論文では、薄型で小型化されたスキンインターフェイスのマイクロ流体システムを提案する。本技術は、汗の伝導率および速度を測定するための、再利用可能なバッテリーフリーの近距離通信機能(NFC)を備える。具体的には、NFCプロトコルを活用できる回路への測定インターフェイスとして、マイクロ流路に設計かつ集積された超薄型電極の開発に成功した。開発した複合的なマイクロ流路および電子デバイスシステムを用いて実際の汗を用いて実験を行なったところ、スマートフォン等で汗の速度や電解質の濃度をリアルタイムで測定することに成功した。
