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論文

Molecular geochemistry of radium; A key to understanding cation adsorption reaction on clay minerals

山口瑛子; 栗原雄一*; 永田光知郎*; 田中万也; 桧垣正吾*; 小林徹; 谷田肇; 小原義之*; 横山啓一; 矢板毅; et al.

Journal of Colloid and Interface Science, 661, p.317 - 332, 2024/05

https://doi.org/10.1016/j.jcis.2024.01.120

被引用回数：0

ラジウム(Ra)は放射性元素であり、放射性廃棄物処理やウラン鉱山周辺の環境問題で重要なため、環境中Ra挙動の解明は急務である。しかし、Raは安定同位体が存在しないため分子レベルの実験が難しく、環境中で重要と考えられる粘土鉱物への吸着反応についても詳細なデータは得られていない。本研究では、広域X線吸収微細構造(EXAFS)法によりRaの分子レベルの情報を得る手法を確立し、さらに第一原理計算を利用することでRaの粘土鉱物への吸着構造を明らかにした。また、同族元素との比較を行い、粘土鉱物への吸着反応の系統的な理解に資する結果を得た。

論文

Extended X-ray absorption fine structure spectroscopy measurements and molecular dynamics simulations reveal the hydration structure of the radium(II) ion

山口瑛子; 永田光知郎*; 小林恵太; 田中万也; 小林徹; 谷田肇; 下条晃司郎; 関口哲弘; 金田結依; 松田晶平; et al.

iScience (Internet), 25(8), p.104763_1 - 104763_12, 2022/08

https://doi.org/10.1016/j.isci.2022.104763

被引用回数：9 パーセンタイル：68.46(Multidisciplinary Sciences)

ラジウム(Ra)は環境汚染やがん治療の観点から注目を集めている元素である。しかし、安定同位体が存在せず扱いが難しいことから、物理化学的に重要な水和構造さえも原子レベルでの観測が行われていない。本研究では、世界で初めて、広域X線吸収微細構造(EXAFS)法を用いたRa水和構造の解明を行った。また、第一原理計算による水和構造解明も実施し、実験ではわからない水分子のダイナミクスの解明を行った。両者の比較も行ったところ、実験と計算の結果はよく一致し、Raの第一水和圏における配位数や酸素との距離を解明した他、アナログ元素であるバリウムに比べて水分子の配位が弱いことがわかった。これらはRaの環境挙動解明やがん治療開発等に資する結果である。

論文

Sodium-cooled Fast Reactors

大島宏之; 森下正樹*; 相澤康介; 安藤勝訓; 芦田貴志; 近澤佳隆; 堂田哲広; 江沼康弘; 江連俊樹; 深野義隆; et al.

Sodium-cooled Fast Reactors; JSME Series in Thermal and Nuclear Power Generation, Vol.3, 631 Pages, 2022/07

https://shop.elsevier.com/books/sodium-cooled-fast-reactors/morishita/978-0-12-824076-2

ナトリウム冷却高速炉(SFR: Sodium-cooled Fast Reactor)の歴史や、利点、課題を踏まえた安全性、設計、運用、メンテナンスなどについて解説する。AIを利用した設計手法など、SFRの実用化に向けた設計や研究開発についても述べる。

論文

EXAFSによるRaの水和状態と粘土鉱物への吸着状態の解明

山口瑛子; 永田光知郎*; 田中万也; 小林恵太; 小林徹; 下条晃司郎; 谷田肇; 関口哲弘; 金田結依; 松田晶平; et al.

放射化学, (45), p.28 - 30, 2022/03

ラジウム(Ra)は環境挙動の解明が急務な元素であるが、安定同位体を持たないため分光法の適用が難しく、水和構造でさえも十分に解明されていない。本研究では、Raの広域X線吸収微細構造(EXAFS)を測定し、世界で初めてRaの水和状態及び粘土鉱物への吸着状態を分子レベルで解明した。水和構造について第一原理計算を実施した結果、実験値と計算値は整合した。粘土鉱物において、Raは内圏錯体を形成し、環境中でRaが粘土鉱物に固定されることが示唆された。本稿では特に水和構造の結果について詳細に述べる。

論文

Nature of structural instabilities in superconducting SrIrSn $_{13}$

金子耕士; Cheung, Y. W.*; Hu, Y.*; 今井正樹*; 谷奥泰明*; 金川響*; 村川譲一*; 森山広大*; Zhang, W.*; Lai, K. T.*; et al.

JPS Conference Proceedings (Internet), 30, p.011032_1 - 011032_6, 2020/03

https://doi.org/10.7566/JPSCP.30.011032

A quantum critical point appears as a second-order phase transition which takes place at zero temperature. In contrast to heavy-fermion systems in which magnetism often plays a vital role, recent studies revealed that structural instabilities can drive a system to a quantum critical point as well. In quasi-skutterudite (Ca,Sr)Sn $_{13}$ (=Rh, Ir), SrIrSn $_{13}$ exhibits superconductivity around $T_{rm sc}$ 5 K and a structural transition at $T^*{simeq}$ 147 K. Applying physical or chemical pressure on SrIrSn $_{13}$ suppresses rapidly, and a quasi-linear dependence of electrical resistivity, signature of non-Fermi liquid behavior, was observed where extrapolates to 0 K. The isomorphs (CaSr $_{1-x}$ )RhSn $_{13}$ exhibits similar behavior, where the criticality can be reached by 0.9 without external pressure. Neutron scattering experiments in SrIrSn $_{13}$ evidences the second order nature of the structural transition at by the observation of a continuous evolution of superlattice peak below and a gradual increase of critical scattering upon approaching to by cooling. Increase of in (CaSr $_{1-x}$ )RhSn $_{13}$ toward the quantum critical point leads to the systematic variation of the critical exponents of the order parameter. In addition, this substitution induces the phonon softening around the M point towards zero energy revealed by inelastic X-ray scattering experiment. We will present systematic variations in both elastic and inelastic channels upon approaching to the quantum critical point.

論文

The Effect of alkyl ammonium ionic liquids on thermal denaturation aggregation of -lactoglobulin

吉田亨次*; 禪院知寛*; Fujiyoshi, Ayako*; 真田雄介*; 山口敏男*; Murata, Kunihiko*; 高田慎一; 廣井孝介; 竹清貴浩*; 吉村幸浩*

Journal of Molecular Liquids, 293, p.111477_1 - 111477_9, 2019/11

https://doi.org/10.1016/j.molliq.2019.111477

被引用回数：8 パーセンタイル：39.14(Chemistry, Physical)

Differential scanning calorimetry (DSC), small-angle X-ray scattering (SAXS), small-angle neutron scattering (SANS) measurements, and scanning and transmission electron microscope (SEM and TEM) of -lactoglobulin (-LG) are performed in alkyl (methyl, ethyl, and propyl) ammonium nitrate ionic liquids (RAN-ILs)-water mixtures at 25-100 $^{circ}$ C. The addition of these RANs decreased the thermal denaturation temperature of -LG, and the effect is larger with an increase of the hydrophobic part of the cation of the ILs. In ethyl ammonium nitrate (EAN) and propyl ammonium nitrate (PAN) mixtures, the fractal aggregate structure of -LG was found after the thermal denaturation occurred. These results are similar to those of alcohol-water mixtures. The nanoheterogeneous structure of the RAN-water mixture which consists of the hydrophobic and hydrophilic parts might affect the aggregation structure of -LG.

論文

Evidence of a structural quantum critical point in (CaSr $_{1-x}$ )RhSn $_{13}$ from a lattice dynamics study

Cheung, Y. W.*; Hu, Y. J.*; 今井正樹*; 谷奥泰明*; 金川響*; 村川譲一*; 森山広大*; Zhang, W.*; Lai, K. T.*; 吉村一良*; et al.

Physical Review B, 98(16), p.161103_1 - 161103_5, 2018/10

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.98.161103

被引用回数：19 パーセンタイル：67.24(Materials Science, Multidisciplinary)

Approaching a quantum critical point has been an effective route to stabilize superconductivity. While the role of magnetic QCPs has been extensively discussed, similar exploration of a structural QCP is scarce. Using inelastic X-ray scattering, we examine the phonon spectrum of the nonmagnetic quasi-skutterudite (CaSr $_{1-x}$ )RhSn $_{13}$ , which represents a precious system to explore the interplay between structural instabilities and superconductivity by tuning the Ca concentration x. We unambiguously detect the softening of phonon modes around the M point on cooling towards the structural transition. Intriguingly, at x = 0:85, the soft mode energy squared at the M point extrapolates to zero at -5.7 K, providing the first compelling microscopic evidence of a structural QCP in (CaSr $_{1-x}$ )RhSn $_{13}$ . The enhanced phonon density-of-states at low energy provides the essential ingredient for realizing strong-coupling superconductivity near the structural QCP.

論文

Rechargeable batteries based on stable redox reactions of disulfide included in a metal-organic framework as ligands

清水剛志*; Wang, H.*; 谷藤尚貴*; 松村大樹; 吉村真史*; 中西康次*; 太田俊明*; 吉川浩史*

Chemistry Letters, 47(5), p.678 - 681, 2018/05

https://doi.org/10.1246/cl.180121

被引用回数：9 パーセンタイル：33.87(Chemistry, Multidisciplinary)

Disulfide, which is a sub-group of organosulfides, has been studied as a promising cathode active material. Herein, to improve battery performance, we inserted disulfide into Cu-based metal organic framework (MOF) as a ligand. As a result, the disulfide inserted MOF exhibited a high capacity based on dual redox reactions of Cu ions and disulfide ligands, and a stable cycle performance. The S -edge X-ray absorption fine structure analyses revealed a reversible cleavage and formation of S-S bond in the MOF during discharge and charge process.

論文

Second-order structural transition in (Ca $_{0.5}$ Sr $_{0.5}$ )RhSn $_{13}$

Cheung, Y. W.*; Hu, Y. J.*; Goh, S. K.*; 金子耕士; 筒井智嗣; Logg, P. W.*; Grosche, F. M.*; 金川響*; 谷奥泰明*; 今井正樹*; et al.

Journal of Physics; Conference Series, 807(3), p.032002_1 - 032002_4, 2017/04

BB2016-0329.pdf:0.86MB

https://doi.org/10.1088/1742-6596/807/3/032002

被引用回数：5 パーセンタイル：83.59(Physics, Condensed Matter)

(Ca $_{0.5}$ Sr $_{0.5}$ )RhSn $_{13}$ is a member of the substitution series (Ca $_{x}$ Sr $_{1-x}$ )RhSn $_{13}$ which has recently been argued to feature a structural quantum critical point at = 0.9. In the stoichiometric compound Sr $_{3}$ Rh $_{4}$ Sn $_{13}$ , the structural transition at 138 K has been shown to be a second-order phase transition. Moving towards xc, we examine the character of the structural transition in (Ca $_{0.5}$ Sr $_{0.5}$ )RhSn $_{13}$ (i.e. = 0.5, 55 K) using electrical resistivity, heat capacity and X-ray scattering. The absence of the thermal hysteresis in specific heat around , and the continuous evolution of the superlattice reflection detected by X-ray diffraction are consistent with the scenario that the structural transition associated with a modulation vector = (0.5, 0.5, 0) in (Ca $_{0.5}$ Sr $_{0.5}$ )RhSn $_{13}$ remains second-order on approaching the quantum critical point.

論文

Second-order structural transition in the superconductor LaCoSn $_{13}$

Cheung, Y. W.*; Zhang, J. Z.*; Zhu, J. Y.*; Yu, W. C.*; Hu, Y. J.*; Wang, D. G.*; 大友優香*; 岩佐和晃*; 金子耕士; 今井正樹*; et al.

Physical Review B, 93(24), p.241112_1 - 241112_5, 2016/06

AA2016-0058.pdf:0.95MB

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.93.241112

被引用回数：14 パーセンタイル：54.92(Materials Science, Multidisciplinary)

The quasi-skutterudite superconductor LaCoSn $_{13}$ undergoes a phase transition at $T^{*}$ = 152 K. By measuring the temperature dependence of heat capacity, electrical resistivity, and the superlattice reflection intensity using X-ray, we explore the character of the phase transition at $T^{*}$ . Our lattice dynamic calculations found imaginary phonon frequencies around the point, when the high temperature structure is used in the calculations, indicating that the structure is unstable at the zero temperature limit. The combined experimental and computational results establish that $T^{*}$ is associated with a second-order structural transition with = (0.5, 0.5, 0) (or the point). Further electronic band structure calculations reveal Fermi surface sheets with low-curvature segments, which allow us to draw qualitative comparison with both SrIrSn $_{13}$ and SrRhSn $_{13}$ in which similar physics has been discussed recently.

論文

Simultaneous measurements of superradiance at multiple wavelength from helium excited states, 2; Analysis

大饗千彰*; Harries, J.; 岩山洋士*; 川口健太郎*; 久間晋*; 宮本祐樹*; 永園充*; 中嶋享*; 中野逸夫*; 繁政英治*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 85(3), p.034301_1 - 034301_10, 2016/03

https://doi.org/10.7566/JPSJ.85.034301

被引用回数：8 パーセンタイル：52.42(Physics, Multidisciplinary)

Previous experimental studies of superradiance (SR) in multi-level systems have been explainable using the predictions of the well-known simple two-level SR model. However our recent study using EUV free-electron laser excitation of helium atoms, where SR was observed at wavelengths of 502 nm, 668 nm, and 728 nm, revealed behaviour which necessitates a full multi-level treatment of the SR development. In this paper, we report simulations of the initial excitation by the FEL pulses, and the subsequent development of multi-level SR. The results of the simulation reproduce the experimental findings, and reveal that competitive SR on two transitions with a common upper level plays an important role in the development of the system.

論文

Development of a tracking detector system with multichannel scintillation fibers and PPD

本多良太郎; Callier, S.*; 長谷川勝一; 家入正治*; 松本祐樹*; 三輪浩司*; 中村勇*; Raux, L.*; De La Taille, C.*; 田中真伸*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 695, p.206 - 209, 2012/12

https://doi.org/10.1016/j.nima.2011.10.005

被引用回数：3 パーセンタイル：24.98(Instruments & Instrumentation)

ハイペロン-核子散乱実験はハイペロンが短寿命であることから実験が非常に困難であり、依然として統計が改善されていない。そこでわれわれはJ-PARCにおいて高統計なp散乱実験を計画しており、そのためには多チャンネルシンチレーションファイバーとMPPCを用いた飛跡検出器、Fiber Trackerの開発が不可欠である。現在われわれは試作検出器と試作読み出し回路の開発と試験を終えた。試作検出器に関しては陽子ビームを用いた試験実験を行い、エネルギー分解能15%と言う結果を得、改善の余地があることがわかると同時に、断面積を測定する検出器として十分な性能を有することを確認した。また、MPPC用の読み出しASICであるEASIROCとSiTCPを用いた試作読み出し回路を開発し、ネットワークを通じたASICの制御方を確立した。また読み出し速度14kHzを達成し本実験での目標転送速度を達成した。

論文

Three dimensional atomic image of TlInSe $_{2}$ by X-ray fluorescence holography

三村功次郎*; 細川伸也*; 八方直久*; Hu, W.; 林好一*; 脇田和樹*; 石井啓文*; 吉村政人*; Jeyakanthan, J.*; Mamedov, N.*

e-Journal of Surface Science and Nanotechnology (Internet), 9, p.273 - 276, 2011/07

https://doi.org/10.1380/ejssnt.2011.273

Three dimensional (3D) atomic images around the Tl atoms in single crystal TlInSe $_{2}$ thermoelectric material in the incommensurate phase were reconstructed by using Tl LIII X-ray fluorescence holography measured at room temperature. Comparison of the experimentally obtained 3D images with the theoretically calculated ones suggests that only the Tl atoms have large spatial fluctuations, which are related to the incommensurate phase of this material.

論文

Three-dimensional atomic images of TlInSe $_{2}$ thermoelectric material obtained by X-ray fluorescence holography

細川伸也*; 八方直久*; 林好一*; 三村功次郎*; 脇田和樹*; Hu, W.; 石井啓文*; 吉村政人*; Jeyakanthan, J.*; Mamedov, N.*

Japanese Journal of Applied Physics, 50(5), p.05FC06_1 - 05FC06_2, 2011/05

https://doi.org/10.1143/JJAP.50.05FC06

被引用回数：7 パーセンタイル：31.23(Physics, Applied)

Three dimensional (3D) atomic images around the Tl atoms in single crystal TlInSe $_{2}$ thermoelectric material in the incommensurate phase were reconstructed by using Tl $_{rm III}$ X-ray fluorescence holography measured at room temperature. In the obtained 3D image, the In atoms are clearly visible at the proper positions in the normal phase. However, the Tl atomic images are also observed but very weak. By comparing the experimental image with a theoretically calculated one, it is concluded that only the Tl atoms have large spatial fluctuations, which are related to the incommensurate phase of this material.

論文

Startup of superheavy element chemistry at RIKEN

羽場宏光*; 秋山隆宏*; 加治大哉*; 菊永英寿*; 栗林隆宏*; 森本幸司*; 森田浩介*; 大江一弘*; 佐藤望*; 篠原厚*; et al.

European Physical Journal D, 45(1), p.81 - 86, 2007/10

https://doi.org/10.1140/epjd/e2007-00135-4

被引用回数：11 パーセンタイル：49.57(Optics)

理研における超重元素化学の立ち上げ状況について紹介する。理研線形加速器に付設された気体充填型反跳分離器(GARIS)とガスジェット搬送装置を組合せたシステムを新たに整備し、 $^{169}$ Tm( $^{40}$ Ar,3n), $^{208}$ Pb( $^{40}$ Ar,3n)反応で合成した $^{206}$ Fr, $^{245}$ Fmを用いてシステムのテストを行った。GARISにより分離した後ガスジェット搬送したこれらの核種のアルファ線を回転円盤型測定装置を用いて同定した。ガスジェット効率はビーム電流に依存せず、80%以上であった。また、理研K70AVFサイクロトロンにおいてもガスジェット結合型超重元素製造チェンバーを整備した。それぞれ $^{238}$ U( $^{22}$ Ne,5n), $^{248}$ Cm( $^{18}$ O,5n)反応で合成した $^{255}$ No, $^{261}$ Rfのガスジェット搬送実験を行った。

論文

Studies of fast-ion transport induced by energetic particle modes using fast-particle diagnostics with high time resolution in CHS

磯部光孝*; 東井和夫*; 松下啓行*; 後藤和幸*; 鈴木千尋*; 永岡賢一*; 中島徳嘉*; 山本聡*; 村上定義*; 清水昭博*; et al.

Nuclear Fusion, 46(10), p.S918 - S925, 2006/10

https://doi.org/10.1088/0029-5515/46/10/S08

被引用回数：30 パーセンタイル：69.47(Physics, Fluids & Plasmas)

将来の核融合炉におけるアルファ粒子等の高速イオンによるMHD不安定性の励起とそれに伴うアルファ粒子の異常損失の危惧から、近年、高速粒子モード(EPM)やTAEモードといったMHD不安定性と高速イオンとの相互作用、並びにその結果生ずる高速イオン輸送・損失に関する研究が重要視されるようになってきている。核融合科学研究所のCompact Helical System(CHS)では、シンチレータを利用した高速イオンプローブ,高速中性粒子分析器、並びに多チャンネルHalpha光計測システム等を駆使して上記を研究対象とした実験を進めている。最近の研究から、中性粒子ビーム(NB)加熱プラズマにおいて発生するバースト的EPMモード(m/n=3/2)により、入射エネルギー近傍のエネルギーを持つ高速イオンのみが大半径方向外側へ排出されていることがわかった。磁場揺動レベルが最大に達した頃に高速イオンの排出が始まり、磁場揺動の周波数は、排出が始まると同時にダウンシフトを示す。高速イオン排出が収まるのとほぼ同時に磁場揺動も収まり、これらの観測結果は、このモードは入射エネルギー近傍の高速ビームイオンによりいわば共鳴的に励起されていることを示唆している。また、TAEモードについては、2機のNBを低密度プラズマに接線co-入射した場合に、顕著な高速イオンの排出が確認された。

論文

Experimental study of nonlinear processes in edge turbulence of toroidal plasmas

永島芳彦*; 星野克道; 永岡賢一*; 篠原孝司; 藤澤彰英*; 上原和也; 草間義紀; 居田克巳*; 吉村泰夫*; 岡村昇一*; et al.

Plasma and Fusion Research (Internet), 1(9), p.041_1 - 041_15, 2006/09

トロイダルプラズマ周辺での乱流揺動とメソスケール構造との間の非線形過程をバイスペクトル解析により調べた。JFT-2Mでは、リミター配位のみならず、ダイバータ配位についても解析し、ポテンシャル揺動のバイスペクトル関数の強度と位相は、ドリフト波-帯状流系の解析と整合することがわかった。CHS装置においては、Hモードの周辺プラズマについて調べ、重水素線強度の減少の以前(約30ms)から周辺ポテンシャルが減少すること,周辺部揺動は、低周波のMHD揺動,ドリフト波様の広帯域静電揺動、及び高周波の電磁揺動より構成されていることを見いだした。これらの間の非線形結合について解析を行い、コヒーレントMHD揺動と広帯域静電揺動及び高周波電磁揺動の非線形結合を初めて見いだした。

論文

Observation of nonlinear processes between coherent fluctuations and turbulent fluctuations in the edge regions of JFT-2M and CHS

永島芳彦*; 伊藤公孝*; 伊藤早苗*; 藤澤彰英*; 星野克道; 永岡賢一*; 江尻晶*; 高瀬雄一*; 矢木雅敏*; 篠原孝司; et al.

Europhysics Conference Abstracts (CD-ROM), 30I, 4 Pages, 2006/00

http://epsppd.epfl.ch/Roma/pdf/P4_135.pdf

JFT-2MトカマクとCHS装置でのプラズマ乱流の非線形過程についての解析結果を報告する。いずれの装置でも、揺動測定は、静電プローブで行い、測定データをバイスペクトル解析で調べた。JFT-2Mのジュールプラズマのポテンシャルのデータ解析から得られた、測地的音波モードと乱流揺動の三波相互作用によるバイコヒーレンスとバイフェイズは、帯状流とドリフト波の相互作用の理論モデルから得られる値と一致することがわかり、観測された揺動の解析から明らかになった非線形相互作用は、この帯状流とドリフト波の相互作用によるものと推定される。また、CHSプラズマのHモード中の揺動解析から、特徴的に見られるMHD磁場揺動と密度乱流揺動に顕著な非線形相互作用を観測した。この密度揺動とポテンシャル揺動の相互バイスペクトラムから、揺動粒子束とMHD揺動は関連を持つことを明らかにした。以上のように両装置の揺動データ解析により、周辺プラズマの非線形過程の解明を進めた。

論文

Beam-palarization asymmetries for the (, $^{+}$ ) and (, $^{+}$ ) $^{0}$ reactions for $_{gamma}$ =1.5-2.4 GeV

Zegers, R. G. T.*; 住浜水季*; Ahn, D. S.*; Ahn, J. K.*; 秋宗秀俊*; 浅野芳裕; Chang, W. C.*; Dat, S.*; 江尻宏泰*; 藤村寿子*; et al.

Physical Review Letters, 91(9), p.092001_1 - 092001_4, 2003/08

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.91.092001

被引用回数：128 パーセンタイル：94.9(Physics, Multidisciplinary)

$_{gamma}$ =1.5-2.4GeVで(, $^{+}$ ),(, $^{+}$ ) $^{0}$ 反応に対するビーム偏極非対称が初めて測定された。この結果は未決定のハドロン共鳴や反応機構解明に用いられる。

論文

Evidence for a narrow = +1 Baryon resonance in photoproduction from the neutron

中野貴志*; Ahn, D. S.*; Ahn, J. K.*; 秋宗秀俊*; 浅野芳裕; Chang, W. C.*; 伊達伸*; 江尻宏泰*; 藤村寿子*; 藤原守; et al.

Physical Review Letters, 91(1), p.012002_1 - 012002_4, 2003/07

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.91.012002

被引用回数：1006 パーセンタイル：99.86(Physics, Multidisciplinary)

$K^{+}$ と $K^{-}$ の両粒子を前方で測定することにより、 $^{12}$ Cを標的にしたn $K^{+}$ $K^{-}$ n光反応を研究した。1.54GeV/C $^{2}$ に25MeV/C $^{2}$ 以下の幅の鋭いバリオン共鳴ピークを観測した。この共鳴ピークのストレンジネス()は+1であった。この状態は5つのクォーク()が $K^{+}$ と中性子に崩壊した状態であると解釈される。