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報告書

2020年度夏期休暇実習報告; HTTR炉心を用いた原子力電池に関する予備的検討; 核設計のための予備検討,3

石塚 悦男; 満井 渡*; 山本 雄大*; 中川 恭一*; Ho, H. Q.; 石井 俊晃; 濱本 真平; 長住 達; 高松 邦吉; Kenzhina, I.*; et al.

JAEA-Technology 2021-016, 16 Pages, 2021/09

JAEA-Technology-2021-016.pdf:1.8MB

2020年度の夏期休暇実習において、昨年度に引き続きHTTR炉心を原子力電池に見立てた場合の核的な予備検討として、MVP-BURNを用いて炉心の小型化について検討した。この結果、$$^{235}$$U濃縮度20%、54燃料ブロック(18$$times$$3層)炉心、半径1.6mのBeO反射体を使用すれば5MWで30年の連続運転が可能になることが明らかとなった。この小型炉心の燃料ブロック数は、HTTR炉心の36%に相当する。今後は、更なる小型化を目指して、燃料ブロックの材料を変更したケースについて検討する予定である。

論文

Energy-dependent angular distribution of individual $$gamma$$ rays in the $$^{139}$$La($$n, gamma$$)$$^{140}$$La$$^{ast}$$ reaction

奥平 琢也*; 遠藤 駿典; 藤岡 宏之*; 広田 克也*; 石崎 貢平*; 木村 敦; 北口 雅暁*; 古賀 淳*; 新實 裕大*; 酒井 健二; et al.

Physical Review C, 104(1), p.014601_1 - 014601_6, 2021/07

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.104.014601
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.03(Physics, Nuclear)

Neutron energy-dependent angular distributions were observed for individual $$gamma$$ rays from the 0.74 eV $$p$$-wave resonance of $$^{139}$$La+$$n$$ to several lower excited states of $$^{140}$$La. The $$gamma$$-ray signals were analyzed in a two dimensional histogram of the $$gamma$$-ray energy, measured with distributed germanium detectors, and neutron energy, determined with the time-of-flight of pulsed neutrons, to identify the neutron energy dependence of the angular distribution for each individual $$gamma$$ rays. The angular distribution was also found for a photopeak accompanied with a faint $$p$$-wave resonance component in the neutron energy spectrum. Our results can be interpreted as interference between $$s$$- and $$p$$-wave amplitudes which may be used to study discrete symmetries of fundamental interactions.

論文

Observation of Coulomb-assisted nuclear bound state of $$Xi^-$$-$$^{14}$$N system

早川 修平; 藤田 真奈美; 長谷川 勝一; 橋本 直; 細見 健二; 市川 裕大; 今井 憲一*; 七村 拓野; 成木 恵; 佐甲 博之; et al.

Physical Review Letters, 126(6), p.062501_1 - 062501_6, 2021/02

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.126.062501
 被引用回数：6 パーセンタイル：97.77(Physics, Multidisciplinary)

In an emulsion-counter hybrid experiment performed at J-PARC, a $$Xi^-$$ absorption event was observed which decayed into twin single-$$Lambda$$ hypernuclei. Kinematic calculations enabled a unique identification of the reaction process as $$Xi^{-} + ^{14}$$N$$ rightarrow ^{10}_Lambda$$Be + $$^5_Lambda$$He. For the binding energy of the $$Xi^{-}$$ hyperon in the $$Xi^-$$-$$^{14}$$N system a value of $$1.27 pm 0.21$$ MeV was deduced. The energy level of $$Xi^-$$ is likely a nuclear $$1p$$ state which indicates a weak $${Xi}N$$-$$LambdaLambda$$ coupling.

論文

Study on the baryon interaction by $$Xi$$ hypernuclear spectroscopy with the $$(K^-, K^+)$$ reaction

後神 利志*; 藤田 真奈美; 長谷川 勝一; 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.

Journal of Physics; Conference Series, 1643, p.012133_1 - 012133_6, 2020/12

https://doi.org/10.1088/1742-6596/1643/1/012133

We performed $$Xi$$ hypernuclear spectroscopy with the $$(K^-, K^+)$$ reaction at J-PARC to investigate the $$Xi N$$ interaction (J-PARC E05). A new experiment (J-PARC E70) in which a better energy resolution could be achieved is now being prepared. In this article, an analysis status of J-PARC E05 and a preparation status of J-PARC E70 are described.

論文

Study of $$Sigma N$$ interaction from the $$Sigma p$$ scattering experiment at J-PARC

三輪 浩司*; 藤田 真奈美; 長谷川 勝一; 細見 健二; 市川 真也; 市川 裕大; 今井 憲一*; 七村 拓野; 成木 恵; 佐甲 博之; et al.

Journal of Physics; Conference Series, 1643, p.012174_1 - 012174_6, 2020/12

https://doi.org/10.1088/1742-6596/1643/1/012174

A high statistics $$Sigma p$$ scattering experiment has been performed at the K1.8 beamline in the J-PARC Hadron Experimental Facility. Data for momentum-tagged $$Sigma^-$$ beam running in a liquid hydrogen target were accumulated by detecting the $$pi^{-}p to {K}^{+}{Sigma}^{-}$$ reaction with a high intensity $$pi^-$$ beam of 20 M/spill. The number of the $$Sigma^-$$ beam was about $$1.7 times 10^7$$ in total. The $$Sigma^- p$$ elastic scattering and the $$Sigma^- p to Lambda n$$ inelastic scattering events were successfully observed with about 100 times larger statistics than that in past experiments.

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

https://doi.org/10.7566/JPSCP.26.023024

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

https://doi.org/10.7566/JPSCP.26.023015

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

https://doi.org/10.7566/JPSCP.26.023014

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.

論文

Search for excited state of $$_{Sigma }^{4}{rm He}$$ hypernucleus in the J-PARC E13 experiment

中川 真菜美*; 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.023005_1 - 023005_3, 2019/11

https://doi.org/10.7566/JPSCP.26.023005

The $$Sigma N$$ interaction is not much studied than the $$Lambda N$$ interaction. To understand the $$Sigma N$$ interaction, we study $$Sigma$$ hypernuclei. As for the $$Sigma$$ hypernucleus, only the ground state of $$_{Sigma }^{4}{rm He}$$ has been observed. To obtain more information about the $$Sigma N$$ interaction, the excited state should be studied. Therefore, we measure the missing-mass of the $$^4$$He$$(K^-,pi^-)$$ reaction at $$p_{K^-} = 1.5$$ GeV/$$c$$ and $$theta_{rm Lab} =$$ 2-14$$^{circ}$$ at the J-PARC K1.8 beam line. The ground state of $$_{Sigma }^{4}{rm He}$$ is observed whereas a peak of the excited states is not observed. We also observe suppression of the $$Sigma$$ quasi-free process at smaller angles.

論文

Gamma-ray spectroscopy of single $$Lambda$$-hypernuclei at J-PARC; Results and perspective

小池 武志*; 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; 杉村 仁志; 田村 裕和; et al.

AIP Conference Proceedings 2130, p.020011_1 - 020011_9, 2019/07

https://doi.org/10.1063/1.5118379
 被引用回数：1 パーセンタイル：65.18

Experimental results from the J-PARC E13 experiments are summarized. A new experimental set up of E13 has established a platform for the future $$gamma$$-ray hypernuclear spectroscopy at J-PARC using kaon beams. New $$gamma$$ rays are identified in $$^4_{Lambda}$$He and $$^{19}_{Lambda}$$F. The energy of 1.406 MeV for the $$^4_{Lambda}$$He$$(1^+ to 0^+)$$ transition confirmed a sizable effect of Charge Symmetry Breaking (CSB) in $$Lambda N$$ interaction in the $$A=4$$ hypernuclear system. The identification of four $$gamma$$ rays in $$^{19}_{Lambda}$$F is made for the first time in $$sd$$ shell hypernuclei. Especially, energy spacing of the ground state doublet is found to be 315.5 keV. A good agreement with two theoretical calculations suggests that the theoretical formalism used in $$p$$ shell hypernuclei is also applicable to heavier hypernuclei. Lastly, an overview of the future J-PARC E63 experiment is given.

論文

Observation of a $$Xi$$ bound state in the $$^{12}$$C$$(K^-, K^+)$$ reaction at 1.8 GeV/$$c$$

永江 知文*; 江川 弘行; 長谷川 勝一; 早川 修平; 細見 健二; 市川 裕大; 今井 憲一; 金原 慎二; 七村 拓野*; 成木 恵; et al.

AIP Conference Proceedings 2130, p.020015_1 - 020015_9, 2019/07

https://doi.org/10.1063/1.5118383

For the full understanding of baryon-baryon interactions in flavor $$SU(3)$$, the $$Xi N$$ interaction is the last missing piece of information. So far, we have revealed the $$Lambda N$$ interaction to be attractive ($$U_{Lambda} cong 30$$ MeV), and $$Sigma N$$ interaction to be repulsive in the medium to heavy mass-number region. The $$Lambda Lambda$$ bonding energy is weakly attractive. While we have a few experimental observations suggesting the $$Xi N$$ interaction would be attractive, there still exist large theoretical ambiguities weather it is attractive or not. Experimental determinations on the existence of bound states of $$Xi$$ hypernuclei by observing bound-state peaks are strongly awaited. In this report, a new preliminary result on the missing-mass spectrum of a $$^{12}$$C$$(K^-, K^+)$$ reaction, which strongly suggests the existence of $$Xi$$-hypernuclear bound states, is presented.

論文

Observation of a Be double-Lambda hypernucleus in the J-PARC E07 experiment

江川 弘行; 足利 沙希子; 長谷川 勝一; 橋本 直; 早川 修平; 細見 健二; 市川 裕大; 今井 憲一; 金原 慎二*; 七村 拓野; et al.

Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2019(2), p.021D02_1 - 021D02_11, 2019/02

https://doi.org/10.1093/ptep/pty149
 被引用回数：13 パーセンタイル：85.21(Physics, Multidisciplinary)

A double-$$Lambda$$ hypernucleus, $${}_{LambdaLambda}mathrm{Be}$$, was observed by the J-PARC E07 collaborationin nuclear emulsions tagged by the $$(K^{-},K^{+})$$ reaction. This event was interpreted as a production and decay of $$ {}_{LambdaLambda}^{;10}mathrm{Be}$$,$${}_{LambdaLambda}^{;11}mathrm{Be}$$, or $${}_{LambdaLambda}^{;12}mathrm{Be}^{*}$$ via $$Xi^{-}$$ capture in $${}^{16}mathrm{O}$$.By assuming the capture in the atomic 3D state, the binding energy of two $$Lambda$$ hyperons$$,$$($$B_{LambdaLambda}$$)of these double-$$Lambda$$ hypernuclei are obtained to be$$15.05 pm 0.11,mathrm{MeV}$$, $$19.07 pm 0.11,mathrm{MeV}$$, and $$13.68 pm 0.11,mathrm{MeV}$$, respectively. Based on the kinematic fitting, $${}_{LambdaLambda}^{;11}mathrm{Be}$$ is the most likely explanation for the observed event.

論文

紫外円二色性スペクトルを用いたタンパク質構造研究

泉 雄大; 山本 悟史*; 藤井 健太郎; 横谷 明徳

放射線生物研究, 51(1), p.91 - 106, 2016/03

放射線などのストレス応答に対する細胞内のタンパク質反応ネットワークの調整機構の解明に大きな威力を発揮すると考えられる円二色性(CD)スペクトル測定の実験、解析方法の解説を行うと共に、われわれがCDスペクトル測定により同定したヒストンタンパク質H2A, H2BのDNA損傷誘起二次構造変化について紹介した。

論文

Observation of spin-dependent charge symmetry breaking in $$Lambda N$$ interaction; $$gamma$$-ray spectroscopy of $$^4_{Lambda}$$He

山本 剛史*; 長谷川 勝一; 早川 修平; 細見 健二; Hwang, S.; 市川 裕大; 今井 憲一; 金原 慎二; 中田 祥之; 佐甲 博之; et al.

Physical Review Letters, 115(22), p.222501_1 - 222501_5, 2015/11

AA2015-0707.pdf:0.5MB

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.115.222501
 被引用回数：54 パーセンタイル：92.84(Physics, Multidisciplinary)

The energy spacing between the spin-doublet bound state of $$^4_{Lambda}$$He$$(1^+,0^+)$$ was determined to be $$1406 pm 2 pm 2$$ keV, by measuring $$gamma$$ rays for the $$1^+ to 0^+$$ transition with a high efficiency germanium detector array in coincidence with the $$^4{rm He}(K^-,pi^-)^4_{Lambda}$$He reaction at J-PARC. In comparison to the corresponding energy spacing in the mirror hypernucleus $$^4_{Lambda}$$H, the present result clearly indicates the existence of charge symmetry breaking (CSB) in $$Lambda N$$ interaction. By combining the energy spacings with the known ground-state binding energies, it is also found that the CSB effect is large in the $$0^+$$ ground state but is vanishingly small in the $$1^+$$ excited state, demonstrating that the $$Lambda N$$ CSB interaction has spin dependence.

論文

Secondary structure alterations of histones H2A and H2B in X-irradiated human cancer cells; Altered histones persist in cells for at least 24 hours

泉 雄大; 山本 悟史*; 藤井 健太郎; 横谷 明徳

Radiation Research, 184(5), p.554 - 558, 2015/11

https://doi.org/10.1667/RR14071.1
 被引用回数：6 パーセンタイル：36.21(Biology)

We measured and compared the circular dichroism (CD) spectra and secondary structures of histone proteins H2A, H2B, and their variants extracted from X-irradiated and unirradiated human HeLa cells. Compared to unirradiated cells, a relative increase in $$alpha$$-helix structure and decrease in other secondary structures was observed in X-irradiated cells. These structural alterations persisted for at least 24 hours, which is substantially longer than the 2 hours generally known to be required for DNA double strand break repair.

論文

Study of $$Lambda N$$ interaction via the $$gamma$$-ray spectroscopy of $$^4_{Lambda}$$He and $$^{19}_{Lambda}$$F (E13-1st)

山本 剛史*; 江川 弘行; 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; 杉村 仁志; et al.

JPS Conference Proceedings (Internet), 8, p.021017_1 - 021017_6, 2015/09

https://doi.org/10.7566/JPSCP.8.021017

A $$gamma$$-ray spectroscopy experiment via the $$(K^-, pi^-)$$ reaction (J-PARC E13-1st) will be performed at the J-PARC Hadron Experimental Facility using a newly developed Ge detector array, Hyperball-J. Spin-dependent $$Lambda N$$ interactions will be studied through the precise measurement of the structure of hypernuclei, $$^4_{Lambda}$$He and $$^{19}_{Lambda}$$F. In May 2013, commissioning of whole detector system was carried out and calibration data were taken. In particular, production cross sections of $$Sigma^+$$ and $$^{12}_{Lambda}$$C via the $$(K^-, pi^-)$$ reaction on the CH$$_2$$ target for $$p_K = 1.5$$ and 1.8 GeV/$$c$$ were obtained.

口頭

Circular dichroism study on structural change of proteins triggering DNA repair

泉 雄大; 山本 悟史*; 藤井 健太郎; 横谷 明徳

no journal, , 

In a unit chromatin architecture of eukaryotic cells, DNA wraps around histone proteins. It has been gradually recognized that chemical modifications of histones play important roles in DNA repair processes. Kinds of modifications and the functions of modified histones are widely studied, but the conformation of modified histone has not been studied well. In this work, we investigated the secondary structural change of histone H2A/H2B induced by X-ray irradiation to living cells, measuring circular dichroism (CD) spectra. The CD spectra show that $$alpha$$-helix structure relatively increased in the X-irradiated cells. The secondary structural change would be induced by chemical modifications of histone H2A/H2B. This structural change may also play important roles in DNA repair processes.

口頭

X線照射細胞中におけるリン酸化ヒストンの2次構造変化

山本 悟史; 泉 雄大; 藤井 健太郎; 横谷 明徳

no journal, , 

DNA鎖が放射線により切断されると、その切断箇所にDNA修復酵素が素早く誘導されるがその誘導メカニズムの詳細はまだ明らかにされていない部分が多い。過去の研究により、染色体中ではDNA分子に生じた2本鎖切断部位近傍のヒストンタンパク質が特異的にリン酸化を受けることが知られている。我々は、このような化学修飾によりヒストン中のへリックスやシートなどの2次構造が変化することで、これをターゲットにDNA修復酵素が損傷部位に誘導されるという作業仮説を立てた。これを証明するため、ヒトがん細胞(HeLa細胞)に大線量(40Gy)のX線を照射し、DNAに大量の2本鎖切断を誘発させた後の照射細胞及び未照射の細胞からヒストンを抽出し、円偏光二色性(CD)スペクトル分析を行った。CD測定は、タンパク質の様々な2次構造に特異的なスペクトルを与えることが知られている。今回得られた照射細胞由来のヒストンに対するCDスペクトルの解析から、2次構造としてアルファへリックスの場所あるいはその量に変化が現れることが明らかになった。この変化に応じてDNA修復が進行することが推測される。

口頭

DNA損傷応答により生じるヒストンH2A/H2Bの二次構造変化

泉 雄大; 山本 悟史*; 藤井 健太郎; 横谷 明徳

no journal, , 

真核生物のDNAは、H2A, H2B, H3, H4と呼ばれるサブユニットから構成されるヒストンタンパク質に巻き付いて存在している。本研究では、損傷したDNAの修復過程におけるヒストンタンパク質の構造変化を調査するために、X線を照射した細胞からH2AとH2Bを抽出し、タンパク質の二次構造変化に敏感な円二色性(CD)スペクトルの測定を行った。CDスペクトルの解析により、X線を照射した細胞から抽出したヒストンH2A/H2Bは、未照射の場合に比べ、$$alpha$$-ヘリックス構造が相対的に増加していることが確認された。このような構造変化が損傷修復過程にどのように寄与しているのかは今のところ不明であるが、修復タンパク質を損傷個所に誘導する目印として機能している可能性が考えられる。

口頭

X線照射したヒト細胞中における化学修飾ヒストンの2次構造変化

山本 悟史; 泉 雄大; 藤井 健太郎; 横谷 明徳

no journal, , 

放射線により細胞核中に生じたDNAの二本鎖切断は、その多くが複数の修復経路で効率よく修復されることが知られている。DNA損傷部位近傍のヒストンが化学修飾を受けることにより立体構造が変化し、これをターゲットにしてDNA修復酵素が損傷部位に誘導されると推測される。そこで本研究では、DNA損傷部位のヒストンの化学修飾により、どのようなタンパク質の立体構造の変化が起きているのかを明らかにすることを目的とした。ヒト細胞にX線を照射し細胞核内のDNAに損傷を誘発した後、細胞から抽出したヒストンに対して円偏光二色性(CD)スペクトル測定を行い2次構造を解析した。その結果、$$alpha$$へリックス構造が有意に増加することを見出した。このような二次構造変化は、クロマチン修復ダイナミクスと深く関連している可能性がある。

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