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論文

Rabi-oscillation spectroscopy of the hyperfine structure of muonium atoms

西村 昇一郎*; 鳥居 寛之*; 深尾 祥紀*; 伊藤 孝; 岩崎 雅彦*; 神田 聡太郎*; 川越 清以*; Kawall, D.*; 河村 成肇*; 黒澤 宣之*; et al.

Physical Review A, 104(2), p.L020801_1 - L020801_6, 2021/08

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Optics)

As a method to determine the resonance frequency, Rabi-oscillation spectroscopy has been developed. In contrast to conventional spectroscopy which draws the resonance curve, Rabi-oscillation spectroscopy fits the time evolution of the Rabi oscillation. By selecting the optimized frequency, it is shown that the precision is twice as good as conventional spectroscopy with a frequency sweep. Furthermore, the data under different conditions can be treated in a unified manner, allowing more efficient measurements for systems consisting of a limited number of short-lived particles produced by accelerators such as muons. We have developed a fitting function that takes into account the spatial distribution of muonium and the spatial distribution of the microwave intensity to apply this method to ground-state muonium hyperfine structure measurements at zero field. It was applied to the actual measurement data, and the resonance frequencies were determined under various conditions. The result of our analysis gives $$nu_{rm HFS}$$ = 4 463 301.61 $$pm$$ 0.71 kHz.

論文

Transfer of $$^{137}$$Cs to web-building spiders, ${it Nephila clavata}$, and its pathways; A Preliminary study using stable carbon and nitrogen isotope analyses

田中 草太; 柿沼 穂垂*; 足達 太郎*; 安藤 麻里子; 小嵐 淳

Journal of Nuclear Science and Technology, 58(4), p.507 - 514, 2021/04

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Nuclear Science & Technology)

捕食性のクモは、陸域と水域が繋がる森林生態系において、生食連鎖と腐食連鎖の双方から餌資源を得るため、彼らへの$$^{137}$$Csの移行経路を理解することは、環境中の$$^{137}$$Csの長期的挙動を評価するために役立つ。本研究では、福島第一原子力発電所事故後、約6.5年の森林内と河川沿いでクモを採集し、$$^{137}$$Csのクモへの移行を移行係数(T$$_{ag}$$)として定量した。また、$$^{137}$$Csのクモへの移行経路を推定するために、安定炭素・窒素同位体($$delta$$$$^{13}$$C, $$delta$$$$^{15}$$N)分析を実施した。

論文

Observation of morphological abnormalities in silkworm pupae after feeding $$^{137}$$CsCl-supplemented diet to evaluate the effects of low dose-rate exposure

田中 草太; 木野内 忠稔*; 藤井 告*; 今中 哲二*; 高橋 知之*; 福谷 哲*; 牧 大介*; 納冨 昭弘*; 高橋 千太郎*

Scientific Reports (Internet), 10, p.16055_1 - 16055_7, 2020/09

 被引用回数:1 パーセンタイル:40.2(Multidisciplinary Sciences)

福島第一原子力発電所事故以降、鱗翅目昆虫における形態異常が報告されてきた。しかしながら、この形態異常が放射線によって直接引き起こされたかどうかについては、吸収線量と線量効果関係の研究がなされていないため、明らかではない。本研究では、$$^{137}$$CsCl溶液を添加した人工飼料を用いてカイコに対する内部被ばく実験を実施し、形態異常を評価するために吸収線量を推定した。サナギの翅の長さと全長の比を被ばく群とコントロール群で比較した結果、有意差は認められなかった。この結果は、福島第一原子力発電所事故後の$$^{137}$$Cs汚染による直接的な放射線影響により、鱗翅目昆虫に形態異常が生じる可能性が低いこと示唆している。

論文

Radioactive cesium contamination of arthropods and earthworms after the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant Accident

田中 草太; 足達 太郎*; 高橋 知之*; 高橋 千太郎*

Low-Dose Radiation Effects on Animals and Ecosystems; Long-Term Study on the Fukushima Nuclear Accident, p.43 - 52, 2020/00

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01

陸生無脊椎動物における放射性セシウムの動態を理解するために、福島第一原子力発電所事故後に栄養段階の異なる節足動物とミミズにおける放射性セシウムの経年変化が調査された。コバネイナゴとエンマコオロギの放射性セシウム濃度の中央値は、2012年にそれぞれ、0.46Bq/g fw, 0.15Bq/g fwとなり、この値は減少を続け、2016年までにそれぞれ、0.05Bq/g fw, 0.01Bq/g fwとなった。一方、ジョロウグモでは、放射性セシウム濃度の有意な減少は認められず、その値は2012年に0.31Bq/g fw、2016年に0.14Bq/g fwと維持した。各栄養段階における放射性セシウム濃度の比較では、腐食性のミミズが植食性のコバネイナゴと比較して85倍高い値を示した。このことは、食物網を介した放射性セシウムの移行において、腐食連鎖が主要な移行経路となる可能性を示唆している。

論文

福島原発事故後の飛翔性昆虫における放射性セシウム濃度

田中 草太; 柿沼 穂垂*; 足達 太郎*; 高橋 知之*; 高橋 千太郎*

KEK Proceedings 2019-2, p.179 - 182, 2019/11

福島第一原子力発電所事故後の節足動物における放射性セシウム濃度の経年変化は、食性によって大きく異なり、昆虫類などを捕食する肉食性のジョロウグモでは、植食性のコバネイナゴや雑食性のエンマコオロギと比較して、放射性セシウム濃度が維持される傾向にある。餌資源を生きた植物、すなわち、生食連鎖に依存する種は、事故後の時間経過とともに放射性セシウムが減少するのに対して、汚染が蓄積するリターや土壌表層の有機物に起因する腐食連鎖に依存する種は、放射性セシウム濃度が維持されるものと考えられる。造網性のクモ類は、森林土壌の表層から発生する飛翔性昆虫に主な餌資源を依存しているために、放射性セシウム濃度が維持するものと予想される。しかしながら、土壌表層から地上部に生息する捕食者への放射性セシウムの移行をどのような餌昆虫が担っているかは不明である。そこで本研究では、造網性クモ類の餌となる飛翔性昆虫について、放射性セシウム濃度を調査した。その結果、事故8年後においても、飛翔性昆虫の多くから、$$^{137}$$Csが検出された。特に、造網性のクモ類の餌となる腐食性のハエ類が、放射性セシウムの移行経路の1つとして重要である可能性が示唆された。

論文

Estimation of the release time of radio-tellurium during the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant accident and its relationship to individual plant events

高橋 千太郎*; 川島 茂人*; 日高 昭秀; 田中 草太*; 高橋 知之*

Nuclear Technology, 205(5), p.646 - 654, 2019/05

 被引用回数:2 パーセンタイル:42.44(Nuclear Science & Technology)

A simulation model was developed to estimate an areal (surface) deposition pattern of $$^{rm 129m}$$Te after the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant accident, and by using this model, timing and intensity of the release of $$^{rm 129m}$$Te were reversely estimated from the environmental monitoring data. The validation using data for $$^{137}$$Cs showed that the model simulated atmospheric dispersion and estimated surface deposition with relatively high accuracy. The estimated surface deposition pattern of $$^{rm 129m}$$Te was consistent with the actually measured one. The estimated time and activity of $$^{rm 129m}$$Te emission seemed to indicate that the $$^{rm 129m}$$Te was emitted mainly from Unit 3.

論文

First direct mass measurements of nuclides around $$Z$$ = 100 with a multireflection time-of-flight mass spectrograph

伊藤 由太*; Schury, P.*; 和田 道治*; 新井 郁也*; 羽場 宏光*; 平山 賀一*; 石澤 倫*; 加治 大哉*; 木村 創大*; 小浦 寛之; et al.

Physical Review Letters, 120(15), p.152501_1 - 152501_6, 2018/04

 被引用回数:47 パーセンタイル:95.52(Physics, Multidisciplinary)

冷たい核融合反応および熱い融合反応によって生成した変形閉殻中性子数152の近傍に位置する原子核$$^{246}$$Es, $$^{251}$$Fm、および超フェルミウム原子核$$^{249-252}$$Md, $$^{254}$$Noの質量の直接測定を、多反射時間飛行質量分析装置(MR-TOF)を用いて実施した。$$^{246}$$Esおよび$$^{249,250,252}$$Mdの質量測定は世界で初めての成果である。さらに$$^{249,250}$$Mdの質量を$$alpha$$崩壊連鎖のアンカーポイントとして用いて$$^{261}$$Bhおよび$$^{266}$$Mtまでの重い原子核の質量を決定した。これらの新測定された質量を理論質量計算と比較し、巨視的・微視的模型の予測値と良い一致が見られることを示した。近接する3つの質量値から求められる経験的殻ギャップエネルギー$$delta_{2n}$$を今回の質量値から求め、MdおよびLrに対する変形閉殻中性子数$$N=152$$の存在を裏付ける結果を得た。

論文

New precise measurement of muonium hyperfine structure interval at J-PARC

上野 恭裕*; 青木 正治*; 深尾 祥紀*; 東 芳隆*; 樋口 嵩*; 飯沼 裕美*; 池戸 豊*; 石田 啓一*; 伊藤 孝; 岩崎 雅彦*; et al.

Hyperfine Interactions, 238(1), p.14_1 - 14_6, 2017/11

 被引用回数:3 パーセンタイル:90.77

MuSEUM is an international collaboration aiming at a new precise measurement of the muonium hyperfine structure at J-PARC (Japan Proton Accelerator Research Complex). Utilizing its intense pulsed muon beam, we expect a ten-fold improvement for both measurements at high magnetic field and zero magnetic field. We have developed a sophisticated monitoring system, including a beam profile monitor to measure the 3D distribution of muonium atoms to suppress the systematic uncertainty.

論文

Observation of doubly-charged ions of francium isotopes extracted from a gas cell

Schury, P.*; 和田 道治*; 伊藤 由太*; 加治 大哉*; 羽場 宏光*; 平山 賀一*; 木村 創大*; 小浦 寛之; MacCormick, M.*; 宮武 宇也*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 407, p.160 - 165, 2017/06

 被引用回数:9 パーセンタイル:79.25(Instruments & Instrumentation)

Ac, Ra, FrやRnといった様々な同位体を$$^{48}$$Caビームを用いた原子核融合-蒸発反応にて生成した。エネルギーを持ったイオンはヘリウムガスセル内で止まり、そして引き出される。引き出された個々のイオンは多反射時間飛行質量分光器を用いて同定されるが、アルカリ金属であるFrを含むイオンの荷電状態の主要な価数が(+1価でなく)+2価となるという結果を観測した。

論文

First online multireflection time-of-flight mass measurements of isobar chains produced by fusion-evaporation reactions; Toward identification of superheavy elements via mass spectroscopy

Schury, P.*; 和田 道治*; 伊藤 由太*; 加治 大哉*; 新井 郁也*; MacCormick, M.*; Murray, I.*; 羽場 宏光*; Jeong, S.*; 木村 創大*; et al.

Physical Review C, 95(1), p.011305_1 - 011305_6, 2017/01

AA2016-0638.pdf:0.71MB

 被引用回数:33 パーセンタイル:96.3(Physics, Nuclear)

多反射時間飛行質量分析装置を理化学研究所設置の気体充填型反跳分離装置-II型(GARIS-II)と連結したガスセルに配置し、$$alpha$$崩壊連鎖を伴う重原子核の質量の直接測定を実施した。融合-蒸発反応で生成された原子核をGARIS-IIを用いて分離し、ヘリウムガスセルで止めて目的の原子核を捕集した。本実験で$$^{204}$$Fr-$$^{204}$$Rn-$$^{204}$$At-$$^{204}$$Po, $$^{205}$$Fr-$$^{205}$$Rn-$$^{205}$$At-$$^{205}$$Po-$$^{205}$$Bi及び$$^{206}$$Fr-$$^{206}$$Rn-$$^{206}$$Atの3つの同重体鎖の時間飛行スペクトルが観測された。その結果、$$^{204-206}$$Fr, $$^{204,205}$$Rn、そして$$^{204,205}$$Atの原子質量値が精密に決定された、今回の解析において、$$^{205}$$Bi, $$^{204,205}$$Po, $$^{206}$$Rn、そして$$^{206}$$Atの同定は10個以下という少量のイオン数でなされた。この成果は 次のステップとして実施する予定である(生成量が極少量の)超重元素イオンの質量分析につながる成果となる。

論文

New muonium HFS measurements at J-PARC/MUSE

Strasser, P.*; 青木 正治*; 深尾 祥紀*; 東 芳隆*; 樋口 嵩*; 飯沼 裕美*; 池戸 豊*; 石田 啓一*; 伊藤 孝; 岩崎 雅彦*; et al.

Hyperfine Interactions, 237(1), p.124_1 - 124_9, 2016/12

 被引用回数:6 パーセンタイル:92.96

At the Muon Science Facility (MUSE) of J-PARC (Japan Proton Accelerator Research Complex), the MuSEUM collaboration is planning new measurements of the ground state hyperfine structure (HFS) of muonium both at zero field and at high magnetic field. The previous measurements were performed both at LAMPF (Los Alamos Meson Physics Facility) with experimental uncertainties mostly dominated by statistical errors. The new high intensity muon beam that will soon be available at MUSE H-Line will provide an opportunity to improve the precision of these measurements by one order of magnitude. An overview of the different aspects of these new muonium HFS measurements, the current status of the preparation, and the results of a first commissioning test experiment at zero field are presented.

論文

Oxygen hole state in A-site ordered perovskite ACu$$_3$$Ru$$_4$$O$$_{12}$$ (A = Na, Ca, and La) probed by resonant X-ray emission spectroscopy

水牧 仁一朗*; 溝川 貴司*; 安居院 あかね; 田中 壮太郎*; 高津 浩*; 米澤 進吾*; 前野 悦輝*

Journal of the Physical Society of Japan, 82(2), p.024709_1 - 024709_6, 2013/02

 被引用回数:7 パーセンタイル:51.13(Physics, Multidisciplinary)

Aサイト秩序型ペロブスカイト導電性酸化物ACu$$_3$$Ru$$_4$$O$$_{12}$$(A=Na, Ca, La)は特にA=Ca系で、比熱・磁化率・光電子分光スペクトルが奇妙な温度依存性を示すことが明らかになった。本研究では、Aサイトの価数を系統的に変化させたACu$$_{3}$$Ru$$_{4}$$O$$_{12}$$(A=Na, Ca, La)遷移金属の3$$d$$, 4$$d$$電子状態を観測するのに有効な手段である軟X線吸収分光(XAS)及び共鳴X線発光分光(XES)を行った。Cu-L吸収端のXASスペクトルにはCu$$^{3+}$$や電荷移動サテライトに対応すると思われるピーク構造が観測された。O-K吸収端では、XAS及びXESスペクトルに顕著なAサイト依存性が見られた。詳細な解析には今後クラスター計算やバンド計算などの理論計算との比較しAサイト価数の系統変化を議論した。

口頭

福島原発事故後のミミズにおける放射性セシウムの動態と放射性炭素同位体分析を応用した環境動態調査の可能性

田中 草太; 安藤 麻里子; 小嵐 淳

no journal, , 

ミミズは、土壌生態系改変者として土壌表層の放射性セシウムの移動・循環に寄与する可能性があるとともに、他の生物の餌資源として食物連鎖を介した重要な移行経路となる可能性がある。しかしながら、福島原子力発電所事故後のミミズの放射性セシウム濃度を調査した研究例は少なく、日本に優占するフトミミズ科のミミズにおける放射性セシウムの体内動態といった基礎的なデータも不足していた。そこで、われわれは、事故後の表層性のミミズにおける調査を行ない、事故後3$$sim$$5年後の期間においてはミミズの放射性セシウム濃度が維持されること、及びミミズにおける放射性セシウムの体内分布と生物学的半減期について明らかにした。本研究では、新たに大気核実験由来の放射性炭素($$^{14}$$C)をトレーサーとして、ミミズ等の陸生無脊椎動物を対象とした調査を行なうために文献調査を行ない、これまでの放射性セシウムの動態研究と合わせて環境動態調査への応用の可能性を検討した。

口頭

表層性ミミズにおける放射性セシウムの体内分布と生物学的半減期

田中 草太; 足達 太郎*; 高橋 知之*; 高橋 千太郎*

no journal, , 

ミミズは、土壌生態系改変者として土壌構造や有機物の分解と循環に寄与しており、土壌表層の放射性セシウムの生物学的な移動と循環に寄与することが示唆されている。また、大型土壌動物の中でもバイオマスの大きいことで知られるミミズは、他の生物の餌資源として重要であり、食物連鎖を介した放射性セシウムの移行経路として重要と考えられる。ミミズは国際放射線防護委員会(ICRP)により、放射線の環境影響評価における指標となる標準動植物に指定されている。生態系における物質循環や放射線影響評価におけるミミズの重要性から、事故後に日本に優占するフトミミズ科ミミズを対象とした放射性セシウム濃度が調査されている。一方、放射性セシウムの体内分布や代謝データに関しては、ヨーロッパで優占するツリミミズ科ミミズと比較して、ほとんど調査がなされていない。本研究では、日本の森林生態系における放射性セシウムの長期的な動態予測と放射線影響評価の上で重要となるフトミミズ科の表層性ミミズを対象として、放射性セシウムの体内分布と生物学的半減期を調査した。

口頭

ジョロウグモへの放射性セシウムの移行と安定同位体分析($$delta$$$$^{13}$$C, $$delta$$$$^{15}$$N)

田中 草太; 柿沼 穂垂*; 足達 太郎*; 安藤 麻里子; 小嵐 淳

no journal, , 

陸生節足動物は、生物量が多く、他の生物の餌資源として重要であるため、食物連鎖を介した放射性セシウムの長期移行挙動を解明する上で重要な指標になりうる。特に、ジョロウグモは、広食性の捕食者として、生食連鎖と腐食連鎖の双方から様々な餌資源を捕食しているため、昆虫類の放射性セシウム汚染の指標となることが示唆されている。本研究では、山林と川沿いに生息するジョロウグモの$$^{137}$$Csの面移行係数(T$$_{ag}$$)を初期沈着量マップを用いて算出するとともに、ジョロウグモの安定同位体比($$delta$$$$^{13}$$C, $$delta$$$$^{15}$$N)を測定することで、$$^{137}$$Csの移行経路を推定した。

口頭

ミミズの活動が土壌からのCO$$_{2}$$放出に与える影響

田中 草太; 永野 博彦; 安藤 麻里子; 小嵐 淳

no journal, , 

ミミズは、土壌生態系改変者として土壌の有機物を分解するとともに物理構造を改変することで、土壌炭素の分解・貯蔵に影響を与えている。これまでにミミズの活動によって、土壌炭素の分解が促進されるか遅延されるかについては、意見が分かれており、結論が得られていない。本研究では、ミミズの活動が土壌炭素の分解・貯蔵に与える影響は、時間軸によって異なるという仮説をもとに、土壌から放出されるCO$$_{2}$$と形成される土壌団粒の定量評価が可能な実験系を構築することで、ミミズが土壌炭素に与える長期的な分解・貯蔵作用について検証した。

口頭

Soil organic carbon and its water-extractable fraction in volcanic ash soils in a Japanese temperate forest; Relations to phosphate absorption coefficient and their implication

永野 博彦; 田中 草太; 安藤 麻里子; 小嵐 淳

no journal, , 

土壌有機炭素(SOC)は全球炭素循環の重要な構成要素であり、土壌からの水抽出有機炭素(WEOC)は、土壌微生物群集が利用可能な土壌炭素の指標となっている。日本の主要な土壌タイプである火山灰土壌は、土壌有機炭素を安定化する能力が非常に高く、そのSOC量はリン酸塩吸収係数(PAC)としばしば高い相関を示す。本研究では、日本のある温帯林から採取した42個の火山灰土壌(深さ0から6cm)を使用して、SOC-PACの関係とWEOC-PACの関係を比較した。SOCはPACと非常に強い相関を示した(r=0.72)。SOCとWEOCも強い相関示した(r=0.84)。しかし、WEOCとPACの相関は弱かった(r=0.42)。以上より、水によって不安定化された炭素は、火山灰土壌で高度に安定化されている主要炭素以外の炭素源から生じた可能性が示された。

口頭

ミミズのフン団粒が土壌からのCO$$_{2}$$放出に及ぼす影響

田中 草太; 永野 博彦*; 安藤 麻里子; 小嵐 淳

no journal, , 

本研究では、土壌から放出されるCO$$_{2}$$と形成される土壌団粒の定量評価が可能な培養実験系を構築し、ミミズが土壌からのCO$$_{2}$$放出に与える影響を短期的および長期的に評価した。ミミズを投入した土壌(ミミズ区)に対して、実験フェーズ1($$sim$$28日)とミミズ除去後のフェーズ2(28$$sim$$181日)において、土壌からのCO$$_{2}$$放出速度を測定した。ミミズを投入しない土壌(対照区)も用意し、同様にCO$$_{2}$$放出速度を測定した。その結果、フェーズ1(14$$sim$$28日目)では、ミミズ区のCO$$_{2}$$放出速度が対照区よりも有意に高くなったが、フェーズ2の後半(122$$sim$$181日目)ではミミズ区のCO$$_{2}$$放出速度が対照区よりも有意に低くなった。また、耐水性団粒の形成をミミズ区と対照区で比較すると、直径2mm以上のマクロ団粒の増加が認められた。以上より、ミミズの活動により、初期段階では土壌有機物の摂食によって土壌からのCO$$_{2}$$放出が促進されるが、長期的には形成されたマクロ団粒による土壌有機炭素の隔離が生じ、CO$$_{2}$$放出が抑制される可能性が示唆された。

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