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永井 佑紀; 太田 幸宏
no journal, ,
銅酸化物高温超伝導体や鉄系高温超伝導体に代表される非従来型超伝導体は、様々な産業への応用が期待され世界中で盛んに研究されている。特に、従来とは異なった熱応答や電磁応答を示すトポロジカル超伝導体と呼ばれるカテゴリー群が注目を集めている。そこで、本発表では、トポロジカル超伝導体の超伝導転移温度が不純物に対してどの程度耐性を持つのかを理論的に調べた。なお、上記課題の解決にあたり、トポロジカル超伝導体を特徴付けるトポロジカル量を数値的に精度よく計算する方法を開発した。本発表では、半導体基板上で実現されうるトポロジカル超伝導体を調べた結果を報告する。これらの結果は、超伝導体の基礎特性を明らかにするのみならず、良い特性を持つデバイス開発に資する成果であり、広く原子力分野の材料開発のためのシミュレーション基盤開発にも資する成果である。
湊 太志; 岩本 修
no journal, ,
遅発中性子は原子炉の安定運転に重要な要素の一つである。それに加えて、r-processによる星の中の元素合成や、核構造の研究とも密接につながっている。そのような背景の元で、ORNLやJYFL、GSIなどの実験施設で遅発中性子の新たな測定が行われ始めている。しかし、短寿命の核種を扱うために、全ての遅発中性子のデータを実験的に測定することは、依然として難しい。それゆえ、遅発中性子データを完備するためには、理論モデルと相補的に研究を行うことが要求されている。このため、遅発中性子と中性子スペクトルを理論的に導出することを目的として、陽子中性子乱雑位相近似法(pnQRPA)と統計モデルのハイブリッドモデルを構築した。このモデルは、従来の理論計算には含まれていなかった相互作用の自己無撞着性や変形効果を含んでいるのが特徴である。本研究によって導出された遅発中性子放出率の結果は、典型的な先行核において、従来型モデルの一つであるFRDM+QRPAよりも精度よく実験データを再現することが分かった。本発表ではさらに、遅発中性子の理論計算では、変形効果が重要な役割を演じていることを議論する。
家田 淳一; Barnes, S. E.*; 前川 禎通
no journal, ,
スピン・軌道相互作用は、異方的交換相互作用と反対称交換相互作用の2つの競合する相互作用を導く。同様に、表面Rashbaスピン・軌道相互作用により強磁性金属において、2つの相互作用が生じる。前者は面内磁気異方性を、また後者は垂直磁気異方性を与え、どちらが支配的かは強磁性体の電子状態による。特に超薄膜では、表面Rashbaスピン・軌道相互作用が外部電場で制御が可能なことから、磁気異方性の電場依存性は興味深い。この新しい垂直磁化の発生機構を提示する。
Al
におけるU
(5
)局在状態目時 直人; 芳賀 芳範; 山本 悦嗣
no journal, ,
近年NpPdAlが重い電子超伝導体であることが報告されたが、UPdAlの粉末試料について中性子非弾性散乱実験を行ったところ、顕著な結晶場励起ピークが観察され、ウラン化合物としては非常に珍しく、5電子が局在的な性格を持つことが明らかとなった。Uイオンを仮定して結晶場解析を行ったところ、非クラマース(5)一重項基底状態をとることが明らかになった。一方、同じ結晶構造を持つPuやAm化合物はで3価が実現していて、Np化合物の磁化測定及びバンド計算では3価と4価の中間、メスバウアーでも同位体シフトの3価からの大きなずれが報告されている。したがってアクチノイド元素の価数がNp化合物近傍で不安定であり、この価数の臨界的な揺らぎがNpPdAlの重い電子超伝導状態と関連している可能性があることがわかった。
中野 元善; 乙部 智仁; 板倉 隆二
no journal, ,
高強度紫外フェムト秒レーザー(398nm, 50fs)を用いてKrの光電子イメージング分光を行った。レーザー強度を7-33
W/cm
の範囲内において変化させ、5光子イオン化過程における1価の電子基底状態のスピン軌道分裂2準位(
状態と
状態)の分岐比及び光電子角度分布に着目し、それらのレーザー強度依存性を明らかにした。20W/cm以下の強度領域では分岐比が一定であるが、それ以上の強度領域では状態の分岐比がレーザー強度の増加とともに増加した。また、2つの準位の光電子角度分布はそれぞれ異なる強度依存性を示した。相対論を考慮した時間依存密度汎関数法を用いた計算を行い、実験結果と比較して議論する。
SR法で探るペロブスカイト酸化物中の不純物水素状態伊藤 孝; 髭本 亘; 幸田 章宏*; 西山 樟生*; 下村 浩一郎*
no journal, ,
ペロブスカイト型構造を持つ酸化物の物性は、一般に微量の欠陥や不純物により大きく変化することが知られている。本研究では最もありふれた不純物である水素に着目し、ペロブスカイト酸化物BaTiO
, SrTiO, LaAlOにおける格子間水素の電子状態をSR法を用いて微視的な観点から調べた。実験の結果から、格子間水素はBaTiOおよびSrTiOにおいて浅いドナー準位を形成し、一方でLaAlOにおいては深い不純物準位を形成すると考えられる。
小村 幸浩; 岡部 豊*
no journal, ,
GPUを用いた数値計算は、現在計算科学の分野で注目されている技術である。本講演では古典スピン系のポッツモデルに対し、複数のGPUを用いた大規模3次元Swendsen-Wangマルチクラスターアルゴリズムを提案する。2次元のアルゴリズムは既に提唱をしているが、それを3次元に拡張しただけでは効果的な計算ができないため、幾つかの工夫を施すことで効果的なアルゴリズムを実現する。
三井 隆也; 今井 康彦*; 瀬戸 誠*; 平尾 直久*; 松岡 岳洋*; 壬生 攻*
no journal, ,
円偏光や直線偏光を用いたメスバウアー分光は、共鳴元素のスピン配向の決定や
線円二色性及び核共鳴に寄与する準位の選択的な励起を利用した高精度な超微細構造解析に極めて有用であることがこれまでの基礎研究から明らかだが、通常のRI線源から照射される線には偏光性が全くないため、偏光メスバウアー分光が実材料研究に有効利用されているとは言えない状況にある。一方、高輝度放射光X線と核分光器を利用した放射光メスバウアー分光法においては、X線移送子を併用することで極めて簡単にプローブ線の偏光状態を制御した測定を実施できる。本報告では、我々が開発に成功した直線・円偏光に加えて無偏光の
Feメスバウアー線を生成して利用できる移送子と核モノクロメーターから成る核共鳴回折光学系の原理と実証実験を紹介すると共に、精密スピン構造解析における有効性を明らかにする。また、応用研究として、RI線源による測定では実施困難なダイアモンドアンビルセルを用いたGPa級超高圧水素下における希土類鉄フェリ磁性体のスピン再配列現象を初めて観測した実験の結果についても報告する。
大崎 一哉*; 岡本 宏巳*; 想田 光*; 野田 章*; 中尾 政夫*; 百合 庸介
no journal, ,
京都大学の蓄積リングS-LSRで行われているレーザー冷却と共鳴結合に基づく3次元ビーム冷却実験では、運動エネルギー40keVのMgイオンビームを用いて既に10K程度の低温ビームの生成が観測されている。この実験をさらに進めて超高品質ビームであるクリスタルビームを実現するため、S-LSRの実験環境を想定したレーザー冷却に関する系統的な分子動力学シミュレーション研究を行い、レーザーのスポットサイズや周波数を最適化した。さらに、最適化された条件下でのレーザー冷却後に高周波電圧を徐々に下げ粒子密度を低減してクーロン散乱による加熱効果を抑制するというシミュレーション結果に基づき、ビームの極低温化に伴う10mm以上の長い1次元クリスタルビームを生成する可能性について考察した。
安立 裕人; 前川 禎通
no journal, ,
近年、熱によってスピントロニクス素子を操作しようという研究が盛んに行われ、スピンカロリトロニクスという一分野を形成しつつある。ごく最近になって、磁性体表面を一方向にしか進まない特殊なスピン波による一方向性の熱輸送現象が実証され、大きな注目を集めている。講演では、フォノンによる左右対称な熱拡散と、Daman-Eshbachスピン波に伴う一方向性の熱ドリフトとの競合でこの実験を解釈できることを議論する。
西内 満美子; 榊 泰直; 西尾 勝久; 佐甲 博之; Pikuz, T. A.; Faenov, A. Ya.*; Esirkepov, T. Z.; Pirozhkov, A. S.; 松川 兼也*; 前田 祥太; et al.
no journal, ,
クオーク物質研究や超重元素の合成過程の解明研究のために現状の大規模加速器施設の次世代計画が世界各国で進んでいる。高電荷・高エネルギーの重イオンをいかに高電流にするかが重要課題である。実際問題としては、いかに小型の装置を作るかが建設コスト削減の上で、またランニングコストを抑える上で重要である。したがってできるだけ加速器の初段において、高電荷質量比(Q/M)を持つビームを生成できるかが問題となってくる。しかし、既存の加速器技術におけるイオン源で達成できるQ/Mは現状
0.2程度にとどまっている。一方、原子力機構関西光科学研究所においては、高コントラスト超高強度短パルスレーザーJ-KARENを用いてレーザー駆動イオン加速研究を行っている。レーザー自身の高い電場強度によってプラズマ中のイオンは高いQ/Mを実現し、かつ同時に高エネルギーにまで加速することが可能である。最適化を行えば、既存の加速器のイオン源のみならず初段の線形加速器までの置き換えが可能であることを示唆する。本講演では、薄膜と超高強度短パルス高コントラストレーザーとの相互作用によって、高エネルギーイオンの加速に成功したことについて報告する。
横田 光史
no journal, ,
前回、交換相互作用と双極子相互作用のあるイジング系における2次元磁区パターン形成について、局所項と交換相互作用にランダムネスがある場合について、ランダムネスの種類によるパターン形成への影響についてシミュレーションで調べた。今回は、磁場中の振る舞いやパターンの相違について、さらに調べていく。
小林 卓也
no journal, ,
東京電力福島第一原子力発電所の事故から約3年が経過した現在、事故起因の放射性物質の拡散状況が少しずつ明らかになってきた。本稿では、海水中の事故由来の放射性核種について、放出状況と分布の概況、今後の課題について解説する。福島第一原子力発電所から海洋への放射性物質の放出状況として主なものは、(1)大気中に放出された放射性核種の海表面沈着、(2)2011年4月1日から6日にかけて、2号機ピットからの漏洩、(3)4月4日から10日にかけて比較的低濃度の汚染水の漏洩、(4)5月10日から11日にかけて3号機取水口付近からの漏えい、(5)12月4日の蒸発濃縮装置からの漏えい、がある。汚染水の海洋における分布の概況として、原子力機構が実施した福島沿岸、日本近海、太平洋規模の予測シミュレーション結果と、様々な研究機関が実施した海洋観測結果を時系列で見ると、事故発生直後に大気へ放出された放射性物質の海表面沈着による太平洋規模の広域汚染があり、その後、海洋への直接放出による沿岸域の高濃度汚染、そして黒潮続流による東方への輸送が続く。汚染水の今後の課題として福島第一原子力発電所に滞留・貯留している汚染水が漏洩する可能性に備える必要がある。
坂井 徹; 中野 博生*
no journal, ,
京コンピューターなどによる大規模数値対角化を用いて、等方的なS=1/2カゴメ格子量子ハイゼンベルグ反強磁性体の磁化過程を解析したところ、飽和磁化の3分の1のところで新しい磁場誘起量子相転移を発見し、磁化ランプと名付けた。また格子歪みを導入して、その歪みに対する磁化3分の1位における量子相転移を調べたところ、一様なカゴメ格子反強磁性体はちょうど量子臨界点の直上にあることが判明した。
久保田 正人; 武田 全康; 山田 浩之*; 澤 彰仁*; 岡本 淳*; 中尾 裕則*; 村上 洋一*
no journal, ,
薄膜の磁性を非破壊的に内部構造まで含めて解明する際に、量子ビームは有効なプローブである。特に、軟X線共鳴散乱実験では、元素選択性や偏光特性を利用することにより、マンガンサイトの物性を直接捉えることが可能である。超格子薄膜(LaMnO
)m/(SrMnO)nでは、積層枚数(m,n)により、強磁性絶縁体相, 強磁性金属相, 反強磁性絶縁体相などといった多彩な相図が示されている。今回は、バルク状態においては共に反強磁性絶縁体であるにも関わらず、超格子薄膜状態においては、強磁性を示す試料の物性を明らかにするために、軟X線共鳴散乱実験を行った。温度変化測定を行った結果、磁気転移点温度以下で、スペクトルの大きな変化を示し、強磁性の出現に伴い、降温に従って、スペクトル強度が発達していくことことを観測した。本発表では、マンガン酸化物超格子薄膜内部のLaMnO層とSrMnO層の役割について、発表を行う。
大西 弘明
no journal, ,
バナジウム酸化物CaV
O
は、
=1ジグザグスピン鎖の候補物質と考えられていたが、最近の実験で軌道自由度が低温物性に寄与している可能性が指摘されている。本研究では、バナジウム酸化物でどのようなスピン軌道状態が実現するのかを明らかにするために、バナジウム酸化物に対する有効多軌道模型の基底状態を数値的手法を用いて解析した。縮退軌道の結晶場分裂により軌道状態が変化して、その軌道状態に応じて、スピン状態は単純な有効スピン模型に基づいて理解できる。特に、正方晶結晶場の場合は強磁性
-反強磁性
の-ハイゼンベルグ鎖(CaVOの高温相に対応)、斜方晶結晶場の場合は反強磁性梯子格子系(CaVOの低温相に対応)とみなせることが分かった。講演では、磁場効果によるスピン軌道状態転移についても議論する。
接合数と発振モードの相関太田 幸宏; 町田 昌彦; 羽多野 毅*; 小山 富男*; 松本 秀樹*
no journal, ,
層状銅酸化物超伝導体はテラヘルツ周波数領域の連続光を発振する機能性材料として注目を集めており、その発振機構の解明はデバイス特性予測やデバイス設計のため重要な課題である。本成果の目的は、その課題解決と関連して、超伝導材料の幾何的特性(幅,超伝導層の数など)と発振モードの間の相関を、大規模シミュレーションにより明らかにすることである。メサ長とメサ幅の比がおよそ8:1という非常に非対称な材料について3次元動的シミュレーションを実行した結果、長さの短いメサ幅で特徴付けられる発振が支配的になることを明らかにした。この成果は、今後の系統的なデバイス設計に向けて大きな知見となることが期待される。
余語 覚文*; 近藤 公伯; Bulanov, S. V.; 森 道昭; 桐山 博光; 小倉 浩一; 金崎 真聡; 神野 智史; 福田 祐仁; 榊 泰直; et al.
no journal, ,
原子力機構に設置された10TW級チタンサファイアレーザー装置JLITE-Xの高コントラスト化により、背景光強度をプラズマ化しきい値より低い
W/cm程度に抑えることで、厚さが数百nmの薄膜と高強度レーザーの相互作用を実験的に検証することが可能となった。パルス時間幅45fs、集光強度
W/cmのレーザーを45度の角度から入射し、薄膜裏面から加速される陽子のエネルギーを測定したところ、レーザーの偏光方向をpからsへ回転させると、偏光の回転角度に依存して陽子のエネルギーが減少し、p偏光では最大2.3MeVであったものが、s偏光では検出限界以下まで低下する結果が得られた。レーザー背景光の比較的高い過去の実験では、s偏光時の陽子エネルギーはp偏光と比べて約30%しか低下しなかったことと比較すると、本研究の結果は表面に急峻な密度勾配を持つ薄膜とレーザーの相互作用に特徴的な現象であると考えられる。講演では、この陽子加速機構に関して議論する。
町田 晃彦; 齋藤 寛之; 服部 高典; 佐野 亜沙美; 遠藤 成輝; 綿貫 徹; 片山 芳則; 飯塚 理子*; 佐藤 豊人*; 松尾 元彰*; et al.
no journal, ,
高温高圧力下における金属の水素化反応を利用することによって、これまで新規水素化物の探索や水素誘起超多量空孔形成に関する研究が多く実施されている。水素-金属系で観測される現象の理解には格子間水素の情報が必要であるが、これまで高温高圧力下における結晶構造のその場観察は放射光X線回折実験に限られており、格子間水素の情報を得ることができなかった。我々はJ-PARC・MLFに建設された超高圧中性子回折装置PLANETを利用して、高温高圧力下での鉄の重水素化反応過程における中性子回折その場観察を実施し、反応過程の中性子回折パターンの取得に成功した。約680
Cにおける回折パターンに対してリートベルト解析を行い、この温度圧力条件での重水素組成と占有サイトの最適化を試みた。これらの結果について詳細に報告する。
前川 雅樹; 河裾 厚男; 深谷 有喜; Zhang, H.; Li, H.
no journal, ,
これまで我々は高スピン偏極陽電子放出同位体元素Ge-68を開発し、スピン偏極陽電子ビームの開発を行ってきた。この線源から発生した陽電子を静電レンズによりビームに形成・試料まで輸送したところ、47%の偏極率であることが分かった。これは従来からビーム発生に利用されているNa-22線源を使った装置よりも1.5倍以上高い偏極率であり、より高い精度で材料中の余剰スピンを検出するためにはGe-68線源が有利であることを実証した。さらに最大1Tの磁場中にビームを打ち込み、磁場印加下その場測定が行えるシステムを開発した。これを用いて強磁性材料のドップラースペクトルの磁場反転効果を測定したところ、明瞭な磁場反転非対称性が測定できた。現在、鉄などの薄膜磁性体材料に加え、ハーフメタル系材料CoMnSi等のスピントロニクス材料の測定を行っている。