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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

 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.

口頭

$$^{117}$$Sn($$overrightarrow{n}$$,$$gamma$$)反応における捕獲断面積の偏極依存性の測定

遠藤 駿典; 安部 亮太*; 石崎 貢平*; 奥 隆之; 奥平 琢也*; 亀田 健斗*; 北口 雅暁*; 木村 敦; 酒井 健二; 嶋 達志*; et al.

no journal, , 

複合核を介する過程では、空間反転対称性の破れが、基本的な粒子同士の反応である陽子陽子散乱に比べ、最大で約$$10^{6}$$倍増幅することが実験的に確認されている。これと同様の原理で時間反転対称性も複合核過程を介すことで増幅されることが示唆されており、我々はこのモデルに基づき、未だ発見されていない素粒子標準模型を超える時間反転対称性の破れの探索を目指している。時間反転対称性の破れへの感度は、p波共鳴における中性子の全角運動量1/2で吸収される幅の全幅に対する比で与えられる。破れ測定の候補核の一つである$$^{117}$$Snの測定への感度を決定するために、偏極中性子を$$^{117}$$Snに照射し吸収する反応、すなわち$$^{117}$$Sn($$overrightarrow{n}$$,$$gamma$$)反応のp波共鳴において発生したガンマ線の断面積の偏極方向依存性を、J-PARC・MLF・ANNRIにて測定し、偏極方向による断面積の有意な差が確認された。

口頭

$$^{131}$$Xe(n,$$gamma$$)$$^{132}$$Xe*反応における$$gamma$$線角度分布測定

奥平 琢也*; 安部 亮太*; 石崎 貢平*; 伊東 佑起*; 遠藤 駿典; 奥 隆之; 亀田 健斗*; 北口 雅暁*; 木村 敦; 酒井 健二; et al.

no journal, , 

$$^{139}$$La, $$^{131}$$Xe, $$^{117}$$Snなどの原子核が中性子を共鳴吸収し複合核状態を形成する反応において、空間反転対称性の破れが大幅に増幅される現象が観測されている。この増幅現象を利用して時間反転対称性の破れを高感度で探索する実験が計画されており、現在標的核の候補の選定が進んでいる。本研究では候補核の一つである$$^{131}$$Xeの時間反転対称性の破れの増幅率を評価するために、$$^{131}$$Xe+nのp波共鳴から放出される$$gamma$$線の角度分布測定をJ-PARC・MLF・ANNRIにて行った。対象となる$$^{131}$$Xeの3.2eVp波共鳴は、断面積が1000倍以上大きい14.4eVのs波共鳴のすそのに位置しており、検出器のデッドタイムの影響により統計を上げるのが困難であった。そこで本研究ではビームライン上流に濃縮$$^{131}$$Xeガスを使用した中性子吸収体を設置することで、14.4eV周りのエネルギーの中性子を除去し、検出器のデットタイムを劇的に抑制することに成功した。これにより今までにない統計量を達成し、p波共鳴由来の角度分布の測定に成功した。

口頭

Pd同位体のeV中性子捕獲反応における$$gamma$$線放出角度分布

吉川 大幹*; 安部 亮太*; 石崎 貢平*; 伊東 佑起*; 遠藤 駿典; 奥 隆之; 奥平 琢也*; 亀田 健斗*; 北口 雅暁*; 木村 敦; et al.

no journal, , 

中性子複合核共鳴反応では、空間反転対称性の大きな破れが観測されており、状態密度Nに依存するランダムな遷移行列要素Wを仮定した模型で説明される。Wは空間反転対称性の破れとそれに寄与する共鳴の部分幅$$Gamma_{p,j}$$の測定から求められるが、既存のデータの精度は仮定の検証には不十分である。そこでN依存性が顕著な領域に属するPd同位体に着目し、捕獲$$gamma$$線の角度分布測定をJ-PARC・MLF・ANNRIにて行い、部分幅$$Gamma_{p,j}$$を高精度に決定した。また本測定から、$$^{108}$$Pbのp波共鳴の全角運動量Jの値が既知の値と異なっている可能性が示唆された。本講演では実施した角度分布測定及びその結果、また$$^{108}$$PdのJの他の候補の検討結果について報告する。

口頭

n+$$^{131}$$Xe反応における複合核状態の共鳴パラメータの評価

亀田 健斗*; 安部 亮太*; 石崎 貢平*; 伊東 佑起*; 遠藤 駿典; 奥 隆之; 奥平 琢也*; 北口 雅暁*; 木村 敦; 酒井 健二; et al.

no journal, , 

p波共鳴の空間反転対称性の破れを測定する目的で行われたLos Alamosの先行研究で、天然キセノン標的においてこれまで知られていなかったキセノンの複合核共鳴が見つかった。我々は濃縮度84%の$$^{131}$$Xeをターゲットとして2020年2月と2021年3月にJ-PARC・MLF・ANNRIにて中性子共鳴吸収反応の測定を行った。この実験で得られた中性子のエネルギースペクトルと先行研究によって見つかった共鳴を比較した。本講演ではその結果を報告する。

口頭

複合核反応を用いた時間反転対称性の破れ探索実験に向けた、熱外中性子反射光学の検証

藤家 拓大*; 安部 亮太*; 石崎 貢平*; 伊東 佑起*; 遠藤 駿典; 奥 隆之; 奥平 琢也*; 亀田 健斗*; 北口 雅暁*; 木村 敦; et al.

no journal, , 

数eV程度のエネルギーを持つ熱外中性子は、複合核共鳴吸収反応を用いた時間反転対称性の破れ探索実験などにおいて用いられる。この探索実験では数eV程度の運動エネルギーを持つ熱外中性子を制御し実験に用いる。十分に熱化された熱中性子領域では、中性子の振る舞いは一般的に中性子光学を用いて記述される。しかしながらどのエネルギー領域までこの理論が適応できるかは調べられておらず、熱外中性子領域においても理論が適応できるかを検証することが重要である。そこでJ-PARC・MLF・BL10にて中性子ミラーを用いた反射実験を行い、熱外中性子に対する光学理論の適応限界を検証した。

口頭

偏極中性子を用いた$$^{139}$$La(n,$$gamma$$)反応における角相関項の測定

安部 亮太*; 石崎 貢平*; 伊東 佑起*; 遠藤 駿典; 奥 隆之; 奥平 琢也*; 亀田 健斗*; 北口 雅暁*; 木村 敦; 酒井 健二; et al.

no journal, , 

複合核共鳴吸収反応においては、時間反転対称性の破れが増幅されることが示唆されており、我々は素粒子標準模型を超える時間反転対称性の破れの探索を目指している。(n,$$gamma$$)反応の測定により標的核の時間反転対称性の破れに対する感度の推定が可能である。標的核候補の1つである$$^{139}$$Laの測定への感度を決定するために、偏極中性子を$$^{139}$$Laに照射し吸収する$$^{139}$$La(n,$$gamma$$)反応の角度依存性をJ-PARC・MLF・ANNRIにて測定した。本講演ではその解析結果について報告する。

口頭

複合核反応を用いた時間反転対称性の破れ探索実験の現状

北口 雅暁*; 安部 亮太*; 石崎 貢平*; 伊東 佑起*; 遠藤 駿典; 奥 隆之; 奥平 琢也*; 亀田 健斗*; 木村 敦; 酒井 健二; et al.

no journal, , 

原子核の中性子共鳴吸収反応において、離散的対称性の破れが増幅するという現象が見られることがあり、特定のp波共鳴で空間反転対称性の破れが、基本的相互作用の最大$$10^6$$倍に増幅されている現象が観測されている。この複合核状態を、入射中性子と標的原子核のスピンの合成であるチャンネルスピンの部分波を用いて展開し干渉すると書き下すことができ、これは時間反転対称性もまた空間反転対称性の破れと同様に増幅することを示唆している。この手法を用いた空間反転対称性の破れ探索のために、偏極中性子・偏極原子核生成手法の開発や、中性子捕獲反応により生じるガンマ線角相関測定を行ってきた。本講演では計画およびこれらの準備状況の概要について報告する。

口頭

中性子捕獲反応により生じるガンマ線の円偏光度測定のためのポラリメータの開発

遠藤 駿典; 安部 亮太*; 石崎 貢平*; 伊東 佑起*; 奥 隆之; 奥平 琢也*; Omer, M.; 亀田 健斗*; 北口 雅暁*; 木村 敦; et al.

no journal, , 

複合核を介する過程では、空間反転対称性の破れが基本的な粒子同士の反応である陽子陽子散乱に比べ、最大で約$$10^{6}$$倍増幅することが実験的に確認されており、この現象はs-p混合モデルで説明できるとされている。s-p混合モデルに基づけば時間反転対称性も複合核過程を介すことで増幅されることが示唆されており、複合核過程は素粒子標準模型を超える時間反転対称性の破れ探索のプローブとなりうる。しかしながらs-p混合モデルは未だ実験的に検証されていないため、我々はs-p混合モデルにより予言される中性子捕獲反応により生じるガンマ線の角相関項の測定を行い、モデルとの比較を通じて検証を行うことを目指している。角相関項の一つに、捕獲反応で生じるガンマ線の円偏光度に依存する項があり、この項の測定をJ-PARC・MLFで行うことを目的として、ガンマ線円偏光度解析のためのガンマ線ポラリメータを製作した。そして分子科学研究所・UVSORにて円偏光ガンマ線を使用して、偏極分解能の評価を進めている。またJ-PARC・MLFの偏極中性子ビームを用いて、実際の測定体系と同体系での偏極分解能の測定を進めている。本講演ではポラリメータの詳細及び今後の展望について議論する。

口頭

偏極中性子を用いた$$^{139}$$La(n,$$gamma$$)$$^{140}$$La反応における$$sigma_ncdothat{k}_gamma$$相関項の測定

安部 亮太*; 石崎 貢平*; 伊東 佑起*; 遠藤 駿典; 奥 隆之; 奥平 琢也*; 亀田 健斗*; 北口 雅暁*; 木村 敦; 酒井 健二; et al.

no journal, , 

原子核が中性子を吸収し複合核共鳴を形成する反応である中性子共鳴吸収反応において、空間反転対称性の破れの大きさは最大で10%にもおよび、陽子-陽子散乱に対して$$10^{6}$$倍増幅されることが確認されている。これはs波共鳴とp波共鳴の混合によるものであると考えられており、同様の原理で時間反転対称性の破れが増幅されることが理論的に示唆されている。このことから、我々は中性子共鳴吸収反応を用いた時間反転対称性の破れの探索実験を計画している。時間反転対称性の破れの増幅度は原子核ごとに異なり、パラメータ$$kappa(J)$$に依存している。$$kappa(J)$$は(n,$$gamma$$)反応の角相関項を測定することで求めることができ、標的核の候補の一つである$$^{139}$$Laについては、これまでに2つの角相関項の測定により制限がかけられている。これらの結果に加え、さらに別の角相関項の測定を行うことにより、制限された$$kappa(J)$$の値、および使用した理論式の妥当性が検証でき、信頼度を上げることができる。J-PARC・MLF・BL04にて偏極中性子を用て$$^{139}$$La(n,$$gamma$$)$$^{140}$$La反応のガンマ線角度分布を測定し、中性子偏極方向とガンマ線放出方向のなす角に依存する角相関項について解析を行った。

口頭

インジウム標的を用いた時間反転対称性の破れ探索に向けた$$^{115}$$In(n,$$gamma$$)反応断面積の角度依存性の測定

高田 秀佐*; 安部 亮太*; 石崎 貢平*; 伊東 佑起*; 遠藤 駿典; 奥 隆之; 奥平 琢也*; 亀田 健斗*; 北口 雅暁*; 木村 敦; et al.

no journal, , 

原子核が中性子を共鳴吸収し複合核状態を経る過程では、パリティ(P)対称性が大きく破れて現れることが様々な原子核において観測されている。複合核において観測されているP対称性の破れの大きさは、核子間相互作用において観測されているP対称性の破れに比べて最大10$$^{6}$$倍大きい。この現象は入射中性子の軌道角運動量が異なる共鳴である、s波共鳴とp波共鳴が隣接する場合に観測されており、s波とp波の部分波の干渉によってP対称性の破れが増幅すると説明されている。同様の機構によって時間反転(T)対称性の破れも増幅しうることが理論的に予測されており、その増幅率は未知定数$$kappa$$(J)を用いることによって、すでに観測されているP対称性の破れと結びつけることができる。この対称性の破れの増幅現象を利用することによって、従来にない高感度なT対称性の破れの探索が可能となることが期待されている。現在、我々は複合核におけるT対称性の破れの探索実験に向けた研究を行っている。本研究では、探索実験の標的候補核の選定を目的として、$$^{115}$$In+n反応のp波共鳴から放出される$$gamma$$線の角度分布を測定する実験を、J-PARC・MLFのビームライン04 ANNRIで行った。In(n,$$gamma$$)反応の$$gamma$$線の角度分布測定によって、未知定数$$kappa(J)$$に対して制限を与えることに成功した。また、$$^{115}$$Inを標的としてT対称性の破れ探索実験を行う場合を仮定して、電気双極子能率探索実験で現在与えられている上限値を更新するために必要な測定時間についても見積もった。

口頭

複合核における時間反転対称性破れの探索; 実験の計画と偏極原子核の中性子吸収断面積測定

奥平 琢也*; 安部 亮太*; 石崎 貢平*; 伊東 佑起*; 遠藤 駿典; 奥 隆之; 亀田 健斗*; 北口 雅暁*; 木村 敦; 酒井 健二; et al.

no journal, , 

$$^{139}$$La, $$^{131}$$Xe, $$^{117}$$Snなどの原子核が中性子を吸収し、複合核共鳴を形成する過程において、核子間の基本的な相互作用である陽子-陽子相互作用と比べて最大で10$$^{6}$$倍大きな空間反転対称性の破れが観測されている。この現象は大きなs波共鳴状態のすそのにp波共鳴状態が存在している時に観測されており、パリティの異なった二つの状態が長時間混合することによって弱い相互作用由来の空間反転対称性の破れが大きく増幅されると考えられている。もし核子間相互作用に時間反転対称性の破れが存在していた場合、同様の増幅メカニズムによって大きく増幅されることが理論的に示唆されており、複合核共鳴状態を用いた未知の時間反転対称性の破れ探索実験(NOPTREX実験)が計画されている。そこで我々は複合核状態から放出される$$gamma$$線の角度分布を測定することにより、$$^{139}$$Laでは時間反転対称性の破れの増幅率が$$10^{6}$$オーダーであることを確認した。これにより中性子電気双極子モーメント探索による現在の上限を超える感度で時間反転対称性の破れ探索を行うことができる可能性があることがわかった。時間反転対称性の破れの探索実験では、核偏極した原子核標的にそれと垂直に偏極した中性子ビームを入射し、吸収断面積のスピン非対称性を測定する。このために$$^{139}$$Laを標的核の第一候補として研究開発が始まっており、レーザー核偏極$$^{3}$$Heを用いた中性子偏極デバイス,動的核偏極法を用いた偏極$$^{139}$$La標的の開発が進行中である。また、静的偏極法でLa標的を偏極させ、原子核スピンと中性子スピンが平行な場合の中性子吸収断面積を測定する実験の準備がJ-PARCで進行中である。

口頭

Pd同位体のeV中性子捕獲反応における即発$$gamma$$線測定

吉川 大幹*; 安部 亮太*; 石崎 貢平*; 伊東 佑起*; 遠藤 駿典; 奥 隆之; 奥平 琢也*; 亀田 健斗*; 北口 雅暁*; 木村 敦; et al.

no journal, , 

複合核共鳴反応では、弱い相互作用の効果により空間反転対称性(P)が破れており、その破れが最大10%程度まで増幅される場合がある。この増幅効果は、ランダム行列理論に立脚する統計模型を用いて説明される。この模型では、準位密度と遷移行列要素をそれぞれ$$N$$$$W$$とした場合、$$Wpropto1/sqrt{N}$$の関係が期待されるが、従来の$$W$$の測定精度はこの関係の検証には不十分である。本研究では、$$W$$に対して$$N$$依存性が顕著な領域に属するPd同位体に着目し$$W$$の高精度化を目指している。$$W$$は、Pの破れとそれに寄与する共鳴の部分幅$$x$$の値から実験的に導出可能である。まず$$x$$を導出するため、Pd同位体のp波共鳴からの即発$$gamma$$線の測定を行った。$$^{108}$$Pdについては、すでに予備的な結果を得ており、前回の物理学会で報告した。同様に、$$^{105}$$Pdの3.91eVおよび$$^{110}$$Pdの5.19eVのp波共鳴からの即発$$gamma$$線も測定したが、共鳴断面積が$$^{108}$$Pdの2.96eV p波共鳴に比べ$$1/100$$ほど小さく、また断面積がこれらp波共鳴に比べ約$$10^4$$倍大きい$$^{108}$$Pdの32.98eVのs波共鳴の影響によりdead timeが検出器に生じるため、高計数率測定が出来ず十分な統計を得られなかった。そこで現在は、標的と同種の試料を上流側に設置し、s波共鳴近傍のエネルギーを持つ中性子を減衰させp波の統計を稼ぐ手法やS/N比を大幅に改善できる同時計数測定の準備を進めている。

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