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Er静間 俊行*; Omer, M.; 羽島 良一*; 小泉 光生; 高橋 時音; 角田 佑介*; 大塚 孝治*
Physical Review C, 113(4), p.044325_1 - 044325_9, 2026/04
Low-energy dipole excitations in Er were investigated via nuclear resonance fluorescence using a quasi-monoenergetic, linearly polarized photon beam produced at the High Intensity 
-ray Source (HIS) facility at Duke University. The parity of the excited states was determined from the azimuthal asymmetry in the intensities of resonantly scattered rays with respect to the polarization plane of the incident beam. Electric and magnetic dipole strengths were extracted for excitation energies between 2.2 and 3.5 MeV. The results are interpreted in terms of the nuclear scissors mode by comparing with large-scale shell-model calculations based on the Qasiparticle Vacua Shell Model. In addition, the characteristics of the E1 excitations are examined in comparison with those of neighboring rare-earth nuclei to explore their relations to collective octupole--vibrational two-phonon excitations. This work is a contribution of the Japan Atomic Energy Agency (JAEA) to the International Atomic Energy Agency (IAEA) under the agreement of the coordinated research program (CRP), J02015 (Facilitation of Safe and Secure Trade Using Nuclear Detection Technology - Detection of RN and Other Contraband). This work was a part of the study of NRF phenomenon aiming at nuclear security and safeguards applications, being supported by the subsidiary for "promotion of strengthening nuclear security or the like" of the Ministry of Education, Culture, Sports, Science, and Technology (MEXT), Japan.
nucleiKumar, A.*; 清水 則孝*; 宮城 宇志*; 角田 佑介*; 宇都野 穣
Physics Letters B, 874, p.140184_1 - 140184_7, 2026/03
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Astronomy & Astrophysics)中性子数50の原子核は、ニッケル以上の陽子数(
)では低励起状態が知られており、そこでは中性子魔法数50が保たれていることが知られている。本研究では、Valence Space In-Medium Similarity Renormalization Group (VS-IMSRG)法に使って構築された、第一原理的な有効相互作用を用いた大規模殻模型計算によって中性子過剰な中性子数50同位体の低励起状態の構造を調べた。計算の1粒子エネルギーを適切な値に設定するだけでこれまで知られてきた準位構造をよく再現した。さらに、ニッケルよりも陽子数の小さな不安定核では、中性子魔法数50が消滅し、変形するという予言が与えられた。
In
( = Co, Rh, Ir)栗原 綾輔*; 廣瀬 雄介; 松井 一樹*; 三宅 厚志*; 角田 竜馬*; 近藤 雅起*; 摂待 力生*; 赤津 光洋*; 根本 祐一*; 矢口 宏*; et al.
JJAP Conference Proceedings (Internet), 12, p.011006_1 - 011006_6, 2026/02
強磁場における量子限界状態では、電子相関や電子格子相互作用に由来する新奇な電子状態が提案されている。本研究では、7Tという比較的低磁場で量子限界に達すると考えられているLaRhIn及び関連物質LaIn (T:遷移金属)を対象とし、強磁場での超音波測定を行った。音響ドハース振動から、先行研究と同様のLaRhInの小さなフェルミ面を観測し、T=CoおよびIrでも量子振動がみられこれまで観測されていなかった100T以下の小さなフェルミ面の存在を明らかにした。遷移金属の
電子が小さなフェルミ面への寄与を示唆する結果であった。
大塚 孝治*; 角田 佑介*; 清水 則孝*; 宇都野 穣; 阿部 喬*; 上野 秀樹*
European Physical Journal A, 61(5), p.126_1 - 126_45, 2025/05
被引用回数：12 パーセンタイル：99.19(Physics, Nuclear)準粒子真空殻模型計算とよばれる大規模殻模型計算によって、質量数160領域の原子核の核構造計算を行い、その形状を得た。従来、この領域の原子核は軸対称変形した回転楕円体であるとされてきたが、軸対称姓が破れ、三軸非対称であることがわかった。この描像によって、ガンマバンドからの
値を系統的によく再現することに成功した。また、量子論に基づいて、変形した物体が回転バンドを生じるメカニズムを与えた。
-decay nuclear matrix element of 
Nd角田 佑介*; 清水 則孝*; 大塚 孝治*
Physical Review C, 108(2), p.L021302_1 - L021302_6, 2023/08
被引用回数：10 パーセンタイル：82.33(Physics, Nuclear)Ndは二重ベータ崩壊が起こる原子核であり、その核行列要素を理論的に見積もることは重要である。ここでは準粒子真空殻模型計算法を用いてその行列要素を計算した。その値は4程度の比較的大きな値となったが、親核と娘核の形の混合がその値に重要な値を及ぼすことがわかった。
Ca cast doubt on a doubly magic 
CaChen, S.*; Browne, F.*; Doornenbal, P.*; Lee, J.*; Obertelli, A.*; 角田 佑介*; 大塚 孝治*; 茶園 亮樹*; Hagen, G.*; Holt, J. D.*; et al.
Physics Letters B, 843, p.138025_1 - 138025_7, 2023/08
被引用回数：11 パーセンタイル：84.80(Astronomy & Astrophysics)
Scからの1陽子ノックアウト反応を用いて、
Caと
Caのガンマ崩壊を観測した。Caでは1456(12)keVの線遷移が、Caでは1115(34)keVの遷移が観測された。どちらの遷移も暫定的に
と割り当てられた。有効核子間相互作用をわずかに修正した広い模型空間での殻模型計算では、
準位エネルギー、2中性子分離エネルギー、反応断面積が実験とよく一致し、N=34閉殻の上に新しい殻が形成されていることを裏付けた。その構成要素である
と
軌道はほぼ縮退しており、これはCaが二重魔法核である可能性を排除し、Ca同位体のドリップラインを
Caあるいはそれ以上にまで広げる可能性がある。
CuPedersen, L. G.*; Sahin, E.*; G
rgen, A.*; Bello Garrote, F. L.*; 角田 佑介*; 大塚 孝治*; 新倉 潤*; Orlandi, R.; 他59名*
Physical Review C, 107(4), p.044301_1 - 044301_10, 2023/04
被引用回数：3 パーセンタイル：43.58(Physics, Nuclear)Nuclei in the vicinity of Ni (
=28, 
=50) are important benchmarks to study the evolution of shell structure far from stability. Excited states in Cu were observed for the first time following the -decay of Ni, which was produced by in-flight fission of 
U. Using -ray coincidences, a level scheme comprising eight excited states was built. Using the observed feeding and the -decay properties of the excited states, spin was tentatively assigned to 5 new states. In addition to the -decaying states, an isomeric state with a lifetime of 3.8(4) ms was found to decay by internal conversion. By comparing the results with large scale shell model calculations, quantitative information about the proton-neutron interaction outside the doubly magic Ni core was obtained.
and 
shell gap for Ti and V by the first high-precision multireflection time-of-flight mass measurements at BigRIPS-SLOWRI飯村 俊*; Rosenbusch, M.*; 高峰 愛子*; 角田 佑介*; 和田 道治*; Chen, S.*; Hou, D. S.*; Xian, W.*; 石山 博恒*; Yan, S.*; et al.
Physical Review Letters, 130(1), p.012501_1 - 012501_6, 2023/01
被引用回数：19 パーセンタイル：88.26(Physics, Multidisciplinary)The atomic masses of 
Sc, Ti, and 
V have been determined using the high-precision multireflection time-of-flight technique. The radioisotopes have been produced at RIKEN's Radioactive Isotope Beam Factory (RIBF) and delivered to the novel designed gas cell and multireflection system, which has been recently commissioned downstream of the ZeroDegree spectrometer following the BigRIPS separator. For Ti and V, the mass uncertainties have been reduced down to the order of 10 keV, shedding new light on the shell effect in Ti and V isotopes by the first high-precision mass measurements of the critical species Ti and 
V. With the new precision achieved, we reveal the nonexistence of the empirical two-neutron shell gaps for Ti and V, and the enhanced energy gap above the occupied 
p
orbit is identified as a feature unique to Ca. We perform new Monte Carlo shell model calculations including the d
and g
orbits and compare the results with conventional shell model calculations, which exclude the g and the d orbits. The comparison indicates that the shell gap reduction in Ti is related to a partial occupation of the higher orbitals for the outer two valence neutrons at 
.
-clustering in atomic nuclei from first principles with statistical learning and the Hoyle state character大塚 孝治; 阿部 喬*; 吉田 亨*; 角田 佑介*; 清水 則孝*; 板垣 直之*; 宇都野 穣; Vary, J. P.*; Maris, P.*; 上野 秀樹*
Nature Communications (Internet), 13, p.2234_1 - 2234_10, 2022/04
被引用回数：76 パーセンタイル：98.17(Multidisciplinary Sciences)多くの原子核では核子の独立粒子模型がよい近似であり、それが原子核構造の出発点となっているが、一部の軽い原子核では陽子2個と中性子2個からなるアルファ粒子が局在しているアルファクラスターを構成要素としてもよいと考えられている。しかしながら、アルファクラスターそのものを観測することは困難であり、それがどの程度よい近似なのかは軽い核を理解する上で重要である。本研究では、核力から出発した第一原理モンテカルロ殻模型計算により、ベリリウム同位体および炭素12の多体波動関数を得た。物体固定系での密度分布の計算結果から、ベリリウム同位体では2個のアルファクラスターが局在していることを示した。また、炭素12では基底状態は比較的液滴模型に近く、ホイル状態として知られる第一励起
状態はアルファクラスターと液滴状態が混合したクロスオーバーとしてとらえられることがわかった。これらの解析に、デンドログラムという統計的学習手法が有効であることもわかった。
大塚 孝治*; 清水 則孝*; 角田 佑介*
Physical Review C, 105(1), p.014319_1 - 014319_8, 2022/01
被引用回数：13 パーセンタイル：81.80(Physics, Nuclear)核力から第一原理的に導出した殻模型有効相互作用を用いて、中性子過剰なNaとMgの電気四重極モーメント、磁気双極モーメントと変形度を計算した。実験値のあるNa同位体については、計算が測定されたモーメントの値をよく再現した。また、これらの原子核が静的な変形をもつことを仮定して計算した変形度から核半径を導き、実験値をよく再現することに成功した。
CrKleis, H.*; Seidlitz, M.*; Blazhev, A.*; Kaya, L.*; Reiter, P.*; Arnswald, K.*; Dewald, A.*; Droste, M.*; Fransen, C.*; Mller, O.*; et al.
Physical Review C, 104(3), p.034310_1 - 034310_9, 2021/09
被引用回数：4 パーセンタイル：38.54(Physics, Nuclear)ケルン大学のタンデム加速器にて、
Ca(
B, 
)Cr反応によってCrの励起状態を生成し、そこから脱励起する励起状態の寿命をドップラーシフト反跳距離法を用いて測定した。
状態から
状態へ脱励起する
遷移の寿命が6.33(46)ps, 状態から
状態へ脱励起する
励起の寿命が5.61(28)psであることが決定された。その値から, 
値を引き出し、これらが殻模型計算の値とよく一致することがわかった。小さな値は、状態と状態が異なる回転バンドに属しているためであると解釈された。
清水 則孝*; 角田 佑介*; 宇都野 穣; 大塚 孝治*
Physical Review C, 103(1), p.014312_1 - 014312_11, 2021/01
被引用回数：31 パーセンタイル：93.55(Physics, Nuclear)配位混合殻模型は、核子間相関をよく取り込むことができるため、原子核構造を記述する有力な模型の一つである。核子数の多い原子核を殻模型で計算するには、極めて大きな次元数をもつハミルトニアン行列の対角化が必要なため、現実的には不可能である。このような系に対しては、変形したスレーター行列式の重ね合わせによる変分法に基づいた、モンテカルロ殻模型と呼ばれる手法が用いられてきたが、質量数が大きな原子核では精度に課題があった。この論文では、基底をスレーター行列式から準粒子真空に置き換える、新しい手法を提案した。それにより、中重核の二重ベータ行列要素に対し、より信頼できる値を得ることが可能となった。
decay of 
Ni and the systematics of the low-lying level structure of neutron-rich odd-
Cu isotopesBello Garrote, F. L.*; Sahin, E.*; 角田 佑介*; 大塚 孝治*; Grgen, A.*; Orlandi, R.; 他61名*
Physical Review C, 102(3), p.034314_1 - 034314_13, 2020/09
被引用回数：5 パーセンタイル：39.16(Physics, Nuclear)Detailed spectroscopy of neutron-rich odd- Cu isotopes is of great importance for studying the shell evolution in the region of Ni. Excited states in Cu were populated in the decay of Ni isotopes, which were produced by the in-flight fission at RIBF, RIKEN. The Ni isotopes were separated, identified, and implanted in a highly segmented Si detector array for the detection of the -decay electrons, while the delayed rays were detected by an array of HPGe cluster detectors. A level scheme of Cu was built up to 
4 MeV, from which the location of the two previously known low-lying isomeric states was clarified. The level structure below 2 MeV was interpreted based on the results of the shell-model calculations and the systematics of odd- Cu isotopes, revealing the evolution of single-particle states in this region.
清水 則孝*; 水崎 高浩*; 宇都野 穣; 角田 佑介*
Computer Physics Communications, 244, p.372 - 384, 2019/11
被引用回数：321 パーセンタイル：99.91(Computer Science, Interdisciplinary Applications)大規模殻模型計算において、ハミルトニアン行列を対角化するため、ランチョス法は広く用いられている。しかし、必要な固有状態の数が増えるにつれ、保存すべきランチョスベクトルの数が増大し、メモリを圧迫するとともに再直交化に要する計算時間が増えるという数値計算上の問題点があった。この研究では、必要な固有状態の数が多い場合において、シック・リスタート法とブロックアルゴリズムを取り入れたランチョス法によって、より効率的な計算が可能になったことを示した。
Sels, S.*; Day Goodacre, T.*; Marsh, B. A.*; Pastore, A.*; Ryssens, W.*; 角田 佑介*; Althubiti, N.*; Andel, B.*; Andreyev, A. N.; 他39名*
Physical Review C, 99(4), p.044306_1 - 044306_17, 2019/04
被引用回数：57 パーセンタイル：96.59(Physics, Nuclear)Neutron-deficient 
Hg isotopes were studied using in-source laser resonance-ionization spectroscopy at the CERN-ISOLDE radioactive ion-beam facility. The endpoint of the odd-even nuclear shape staggering in mercury was observed directly by measuring the isotope shifts and hyperfine structures of Hg. Changes in the mean-square charge radii for all mentioned isotopes, magnetic dipole, and electric quadrupole moments of the odd- isotopes and arguments in favor of 
spin assignment for 
Hg were deduced. Experimental results are compared with density functional theory (DFT) and Monte Carlo shell model (MCSM) calculations. DFT calculations using Skyrme parametrizations predict a jump in the charge radius around the neutron 
midshell, with an odd-even staggering pattern related to the coexistence of nearly degenerate oblate and prolate minima. This near-degeneracy is highly sensitive to many aspects of the effective interaction, a fact that renders perfect agreement with experiments out of reach for current functionals. MCSM calculations of states with the experimental spins and parities show good agreement for both electromagnetic moments and the observed charge radii. A clear mechanism for the origin of shape staggering within this context is identified: a substantial change in occupancy of the proton 
and neutron 
orbitals.
Marsh, B. A.*; Day Goodacre, T.*; 角田 佑介*; Andreyev, A. N.; 他41名*
Nature Physics, 14(12), p.1163 - 1167, 2018/12
被引用回数：147 パーセンタイル：97.45(Physics, Multidisciplinary)In rare cases, the removal of a single proton (Z) or neutron (N) from an atomic nucleus leads to a dramatic shape change. These instances are crucial for understanding the components of the nuclear interactions that drive deformation. The mercuryisotopes (Z = 80) are a striking example: their close neighbours, the lead isotopes (Z = 82), are spherical and steadily shrink with decreasing N. The even-mass (A = N + Z) mercury isotopes follow this trend. The odd-mass mercury isotopes 
Hg, however, exhibit noticeably larger charge radii. Due to the experimental difficulties of probing extremely neutron-deficient systems, and the computational complexity of modelling such heavy nuclides, the microscopic origin of this unique shape staggering has remained unclear. Here, by applying resonance ionization spectroscopy, mass spectrometry and nuclear spectroscopy as far as 
Hg, we determine 
Hg as the shape-staggering endpoint. By combining our experimental measurements with Monte Carlo shell model calculations, we conclude that this phenomenon results from the interplay between monopole and quadrupole interactions driving a quantum phase transition, for which we identify the participating orbitals. Although shape staggering in the mercury isotopes is a unique and localized feature in the nuclear chart, it nicely illustrates the concurrence of single-particle and collective degrees of freedom at play in atomic nuclei.
清水 則孝*; 阿部 喬*; 本間 道雄*; 大塚 孝治*; 富樫 智章*; 角田 佑介*; 宇都野 穣; 吉田 亨*
Physica Scripta, 92(6), p.063001_1 - 063001_19, 2017/06
被引用回数：39 パーセンタイル：84.49(Physics, Multidisciplinary)モンテカルロ殻模型の手法およびその応用について概説する。モンテカルロ殻模型は、効率的に多体基底を生成することによって、従来の直接対角化では計算不可能だった物理系に対する殻模型計算を目指した手法である。このレビュー論文では、モンテカルロ殻模型のここ10年以内の発展をまとめた。手法面では、エネルギー分散を用いた外挿による厳密解の推定法や共役勾配法の導入による効率的な基底生成など、数値計算面では、より効率的な並列化や計算機の実効性能を高める数値計算アルゴリズムなどについて概説する。最近の応用としては、非常に大きな模型空間が必要な第一原理計算および中性子過剰なニッケル領域とジルコニウム領域の計算結果を紹介する。後者の中性子過剰核領域では、変形共存に興味が集まっているが、モンテカルロ殻模型では、変形の分布を解析するT-plotと呼ぶ新しい手法を開発することによって、これらの原子核の変形を直感的に理解することが可能となった。この手法は、軽い原子核のクラスター状態を調べるのにも有用である。
isobars from the 
island of inversionMorales, A. I.*; Benzoni, G.*; Watanabe, H.*; 角田 佑介*; Otsuka, T.*; 西村 俊二*; Browne, F.*; Daido, R.*; Doornenbal, P.*; Fang, Y.*; et al.
Physics Letters B, 765, p.328 - 333, 2017/02
被引用回数：39 パーセンタイル：91.33(Astronomy & Astrophysics)The level schemes of neutron-rich isotopes Co and Ni were populated in the decay of Fe and studied using -delayed -ray spectroscopy of the decay, at the RIBF in RIKEN, Japan. The experimental results were compared to state-of-the-art shell-model calculations, and indicate a dominance of prolate deformation in the low-lying states, coexisting with spherical states. The decay of the isobars is shown to progress in accordance to a new type of shell evolution, the so-called Type II, which involves many particle-hole excitations across energy gaps.
ZrPaul, N.*; Corsi, A.*; Obertelli, A.*; Doornenbal, P.*; Authelet, G.*; 馬場 秀忠*; Bally, B.*; Bender, M.*; Calvet, D.*; Ch
teau, F.*; et al.
Physical Review Letters, 118(3), p.032501_1 - 032501_7, 2017/01
被引用回数：49 パーセンタイル：87.85(Physics, Multidisciplinary)The first measurement of rays emitted by the very neutron rich nuclei 
Mo (Z=42) and Zr (Z=40) was carried out at the RIBF facility at RIKEN. These data shine light on the postulated N=70 harmonic oscillator shell. If the spin-orbit splitting which gives rise to the N=82 shell gap is reduced in very neutron-rich nuclei, the harmonic oscillator gap at N=70 should open instead. However, both the measured energy of the first excited state Mo and Zr, respectively 235(7) keV and 185(11) keV, and their E(4
)/E(2) ratio, indicate that these nuclei are good rotors, and exclude the shell stabilization scenario at Z=40 and N=70. These results were compared to state-of-the-art density functional theoretical calculations using Gogny and Skyrme effective interactions.
宇都野 穣; 大塚 孝治*; 清水 則孝*; 角田 佑介*; 本間 道雄*; 阿部 喬*; 水崎 高浩*; 富樫 智章*; Brown, B. A.*
Proceedings of International Conference on Nuclear Theory in the Supercomputing Era 2014 (NTSE 2014), p.29 - 34, 2016/00
スーパーコンピュータを用いた大規模数値計算による原子核理論研究の進展を議論する本国際会議において、大規模殻模型計算の発展に関する招待講演を行う。現在、非常に軽い核では生の核力に基づく第一原理計算が行われているが、質量数20程度以上の核に対して第一原理計算を行うのは当面の間困難である。そこで、質量数100程度までの中重核構造は、殻模型が有力な手法である。殻模型計算を行うには、有効相互作用が必要となるが、未だにそれを正確に得ることは難しく、特に殻構造に関わる部分に大きな不定性が残されている。本講演では、発表者らによって提唱された統一的に殻構造を記述する有効相互作用によって、様々な領域の不安定核構造が非常によく理解されるようになったことを示す。その例として、軽い核から中重核までの魔法数領域、カルシウム、ニッケル、スズ同位体を採り上げ、中心力とテンソル力による殻構造変化およびそれに伴う変形共存現象などについてのいくつかの話題を紹介する。
