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徳永 陽; 酒井 宏典; 北川 俊作*; 石田 憲二*
日本物理学会誌, 78(5), p.267 - 272, 2023/04
UTe
は2018年末に超伝導になることが初めて報告されたウラン系超伝導体である。その発見の直後から実験と理論の両面での集中的な研究が開始され、40T以上の強磁場領域における磁場誘起超伝導や圧力下での多重超伝導相など、スピン三重項超伝導状態を起源とする新奇な超伝導現象が相次いで見つかっている。さらにその超伝導状態は、バルクとしてトポロジカル超伝導を実現する可能性があることが指摘され注目を集めている。本稿ではこのUTeにおいて、我々が行ってきた核磁気共鳴(NMR)法による研究について紹介する。
佐藤 哲也; 永目 諭一郎*
日本物理学会誌, 78(2), p.64 - 72, 2023/02
周期表の重い極限領域に位置する超重元素の化学研究は、ここ20年ほどで相当の進展をみており、最近ではさまざまなアイデアに基づいた新しいアプローチが展開されている。超重元素研究の発展には、日本の研究グループも顕著な貢献をしており、最近では原子番号が100を超える重アクチノイドから、超アクチノイド元素である104番元素ラザホージウム, 105番元素ドブニウム、および106番元素シーボーギウムについて、特筆すべき成果が報告された。本レビューでは、最近の主な成果を概説し、今後の展望についても触れる。
内野 瞬
日本物理学会誌, 76(1), p.4 - 12, 2021/01
冷却原子気体は複雑な量子現象の本質をシミュレートすることが可能である。最近では冷却原子気体を用いたメゾスコピック輸送をシミュレートするアトムトロニクスデバイスが実験で実現されている。本解説記事では、2成分フェルミ原子気体における量子ポイントコンタクト輸送に焦点をあて、2端子輸送の最近の発展を解説する。
角田 一樹; 石田 行章*; 木村 昭夫*
日本物理学会誌, 75(12), p.756 - 760, 2020/12
By using time- and angle-resolved photoemission spectroscopy, we investigate the ultrafast carrier dynamics in the series of (Sb,Bi)
Te
. We show that the electronic recovery time for the surface Dirac fermions is prolonged to 
400 ps when the charge neutrality point is approached. We also discuss the emergence of light-induced functionalizations such as surface photovoltage effect in the ultrafast time-domain. Our study strengthens the route toward the Dirac materials to be an opto-spintronic application.
有友 嘉浩*; 宮本 裕也*; 西尾 勝久
日本物理学会誌, 75(10), p.631 - 636, 2020/10
フェルミウム元素(Fm, 原子番号100)の核分裂において、1980年代の実験で興味深い結果が報告された。
Fmから
Fmへと原子核の質量数が1つ変化しただけで、ウランで見られるような質量非対称核分裂から、シャープな質量対称核分裂へと変化した。この変化の原因を説明するため多くの理論モデルが提案されてきたが、実験データを定量的に説明できる模型はなかった。本研究では、ランジュバンモデルを用いた動力学計算を行うことにより、この変化の原因を説明することができた。このモデルの構築のため、原子力科学研究所タンデム加速器で測定した核分裂データを使用した。核分裂の発見と理論の歴史を概説しつつ、Fmで起こる現象について分かりやすく解説した。
君塚 肇*; 尾方 成信*; 志賀 基之
日本物理学会誌, 75(8), p.484 - 490, 2020/08
水素は量子性を示す元素で、他の不純物原子にはない特異な拡散挙動を示す。本研究では、経路積分シミュレーションと電子状態計算を連成させた第一原理手法を用いて、パラジウム結晶中の水素同位体の拡散挙動を幅広い温度で予測した。その結果、高温領域では、温度の低下とともに量子ゆらぎの影響が顕在化することによって拡散抑制が生じ、アレニウスプロットが上に凸の折れ曲がることが示された。一方、低温域では、量子トンネル効果の発現によって拡散障壁は減少に転じ、アレニウスプロットは下に凸の折れ曲がることが示された。異なる温度領域における量子効果の競合は、水素拡散の特異な同位体効果を明瞭に説明する。
榎戸 輝揚*; 和田 有希*; 土屋 晴文
日本物理学会誌, 74(4), p.192 - 200, 2019/04
近年、日本海沿岸にある原子力発電所や自治体がもつ放射線モニタリングポストにより、冬に発生する雷や雷雲の接近に伴い、高エネルギーの放射線の増大が観測されていた。この増大の正体を明かすために、日本海沿岸に位置する柏崎刈羽原子力発電所構内に新型の検出器を設置し、2006年から観測を実施している。また2015年には安価で小型な観測装置を開発し、金沢市や小松市などにも観測拠点を構築してきた。そうした10年以上にわたる観測の結果、雷や雷雲が電子を相対論的なエネルギーに加速できる天然の粒子加速器であることを観測的に実証するとともに、雷が光核反応を引き起こし、中性子や陽電子の発生にも寄与しているという驚くべき事実も明らかにしてきた。こうした放射線観測は、従来の光や電波観測からだけではわからなかった、雷や雷雲が高エネルギー物理現象の現場であるという側面を浮かび上がらせた。本稿では、我々が得た観測結果を解説するとともに、古典的な可視光から電波の観測のみならず、X線や
線の観測、宇宙線,原子核物理や大気化学に広がる「雷雲や雷の高エネルギー大気物理学」という新しい学際分野を紹介する。
神戸 振作; 酒井 宏典; 徳永 陽
日本物理学会誌, 71(1), p.22 - 26, 2016/01
単結晶YbRhSiサンプルで核磁気共鳴(NMR)スピン-格子緩和時間を測定し、フェルミと非フェルミ状態の共存状態を明らかにした。量子相転移点に近づくにつれて、非フェルミ状態がドミナントになる。そのようなまだらな状態は、CeやU系の重いフェルミオン状態では、2つの状態の交換が速いため、観測できなかったと考えられる。
線核分光による新魔法数の発見武内 聡*; Steppenbeck, D.*; 宇都野 穣
日本物理学会誌, 70(7), p.535 - 539, 2015/07
2013年にNature誌で出版された
Caにおける新魔法数の発見の研究内容について解説する。1990年代頃から、不安定核ビームを用いた核物理実験が大きく進展し、従来の核物理の常識を超えた結果が多く得られてきた。2000年頃には、新魔法数16が酸素同位体周辺にて出現することがわかり、理論研究に大きな影響を与えた。2001年に発表者を含むグループによって新魔法数16が出現するメカニズムが提唱され、そのメカニズムによってカルシウム周辺で新魔法数34が出現することが予言された。この予言は実験研究を大きく刺激したが、非常に中性子過剰なCa核を十分に生成することが困難だったため、その正否に対する回答が与えられてこなかった。非常に最近になって、理化学研究所のRIBFによってCa核を十分に生成することが可能となり、そのインビーム線分光実験が行われた。その結果、第一励起状態が約2MeVにあることがわかり、十年来の予言が確かめられた。この発見は、エキゾチック核における殻構造変化に対して大きな影響を与えるものである。
Mo等医療用RI生産に向けて永井 泰樹; 橋本 和幸
日本物理学会誌, 69(6), p.370 - 375, 2014/06
半減期66時間のMoの娘核
Tcを含む放射性医薬品は、我が国で三大生活習慣病の核医学診断に年間90万件利用されている。Moは、海外の原子炉で製造され、我が国は使用する全てのMoを週に数回輸入している。ところが、近年、原子炉が高経年化のため長期間運転停止する事態が頻発し、世界的にMo不足になり、我が国も国産化に向けた検討が始まった。本稿では、Moを含む診断治療用RIについて、小型加速器で得られる高速中性子を用いた新しい生成法とその開発状況について紹介する。
篠原 康*; 乙部 智仁; 岩田 潤一*; 矢花 一浩*
日本物理学会誌, 67(10), p.685 - 689, 2012/10
コヒーレントフォノンは、フォノンの振動周期よりも短いパルスレーザー光を固体に照射することで生じる、マクロな空間スケールで位相のそろった原子の振動運動であり、その生成機構に関して幾つかのモデルが提案されてきた。著者らは、パルス光の照射による固体中に生じるフェムト秒スケールの電子と原子核の量子ダイナミクスを時間依存密度汎関数理論に基づき非経験的に記述する計算法を開発している。その計算法をSi結晶に適応することにより、コヒーレントフォノンの生成メカニズムを定量的に明らかにすることができた。
鈴木 俊夫*; 吉田 敬*; 千葉 敏; 梶野 敏貴*
日本物理学会誌, 67(1), p.49 - 54, 2012/01
超新星における
Li, 
B, 
La, 
Ta等の元素合成には、ニュートリノ過程が重要な役割を果たす。最近の中性子過剰核を中心とした原子核物理の発展に基づいて新しい殻模型ハミルトニアンを構築し、実験との詳細な比較検討を行って、ニュートリノ-原子核反応断面積の理論計算を改善した。これにより、超新星で合成されるLi, B等の軽元素合成量のより正確な評価が可能となった。物質振動(MSW)効果によって元素合成量がニュートリノ混合角
と質量階層に強く依存することを利用して、われわれは未知のニュートリノ振動パラメータを決定する新しい方法を提案した。
鈴木 俊夫*; 吉田 敬*; 千葉 敏; 梶野 敏貴*
日本物理学会誌, 67(1), p.49 - 54, 2012/01
超新星におけるLi, B, La, Ta等の元素合成には、ニュートリノ-原子核反応過程が重要な役割を果たす。最近の中性子過剰核を中心とした原子核物理の発展に基づいて新しい殻模型ハミルトニアンを構築し、原子核のスピン応答の記述を改善した。新しいハミルトニアンをニュートリノ-原子核反応断面積の理論計算に適用することによって、超新星で合成されるLi, B等の軽元素合成量のより正確な評価が可能となった。物質振動(MSW)効果によって元素合成量がニュートリノ混合角と質量階層に強く依存することを利用して、われわれは未知のニュートリノ振動パラメータを決定する新しい方法を提案した。
Nb)Oの研究; 反強誘電状態からリラクサーまでを制御するBサイトランダムネスの効果大和田 謙二; 富田 裕介*
日本物理学会誌, 65(10), p.800 - 804, 2010/10
鉛ペロヴスカイトリラクサーPINにおけるBサイトランダムネスの効果について実験・理論両面からアプローチし、考察を行った。PINにおけるフォノン分散計測がX線非弾性散乱により可能になったことで、PINにはその状態にかかわらず本質的に強誘電不安定性が存在することが明らかとなった。一方、O-PINでは反強誘電相転移に関与する反強誘電不安定性が観測された。以上から、Bサイトランダムネスは反強誘電モードの不安定化を促進・抑制する機能を持っており、反強誘電状態,強誘電状態,リラクサー状態を「相対的」に安定化させるものと推測される。他方、双極子相互作用とBサイトの原子配置を反映する軸異方性の2つから構成される理論模型では、周期的な軸異方性の下では反強誘電状態が安定であることを示した。また、軸異方性の配置が乱れると本来安定であった強誘電状態が局所的に現れ、軸異方性(Bサイト)のランダムネスが反強誘電状態・強誘電状態の発現を支配していることを示した。
前川 禎通; 家田 淳一
日本物理学会誌, 65(5), p.324 - 330, 2010/05
数原子層の厚さの強磁性金属と非磁性金属を交互に積み重ねた金属多層膜では磁界により電気抵抗が大きく変化する。1988年に発見された、この現象、巨大磁気抵抗効果(GMR)は磁性と電気伝導のさまざまな問題を提起するとともに、スピンエレクトロニクス(スピントロニクス)と呼ばれるナノテクノロジーの新分野を生み出した。そして、現在、数原子層の絶縁体を強磁性金属ではさんで得られるトンネル素子の磁気抵抗効果(TMR)がより大きな基礎及び応用の分野へと発展している。さらに、これらの研究はナノメートル領域での電荷の流れ(電流)と磁気の流れ(スピン流)の相互作用から生み出される物理現象としての理解が進んでいる。
LiによるLi拡散実験Jeong, S.-C.*; 須貝 宏行; 矢萩 正人*
日本物理学会誌, 64(9), p.687 - 691, 2009/09
加速器を使って生成したLi短寿命核を物質中に入射しプローブとして用いると、携帯電話やノートパソコンなどで用いられている充電可能なLi電池などでLiイオンがどのように振舞っているのかを直接捉えることができる。最近、原子力機構と高エネルギー加速器研究機構が共同で運営しているTRIAC(Tokai Radioactive Ion Accelerator Complex)から取り出したLi短寿命核ビームを用いて開発された、世界でもユニークな測定の試みについて紹介する。また、この手法を用いて初めて明らかになった結晶中の格子欠陥とLiの振舞いとの相関について述べる。
池田 隆司; Boero, M.*; 森川 良忠*
日本物理学会誌, 64(4), p.256 - 262, 2009/04
経験パラメータを用いない第一原理電子状態計算に基づいたシミュレーションにより、気相反応のみならず凝縮系での化学反応の素過程が原子・分子レベルでよく理解できるようになってきた。本稿では、第一原理計算に基づいた化学反応シミュレーションの現状を、表面,界面、及び生体系での反応を例に概観し、課題についてまとめる。
柴田 徳思
日本物理学会誌, 63(4), p.257 - 264, 2008/04
経済的規模から見た我が国における放射線利用の実態を紹介した。工業分野,農業分野,医療分野における放射線利用の中で、将来大きな発展が見込まれるものとして、工業分野におけるリソグラフィ,放射線加工,放射線を用いた分析法,農業分野における放射線育種,不妊虫放飼,食品照射,医療における放射線を用いた診断及び治療について示した。将来の放射線利用を進めるために、半導体製造にかかわる技術の開発,小型加速器の開発,小型中性子源の開発が重要な課題であると思われる。
青木 大*; 芳賀 芳範; 大貫 惇睦
日本物理学会誌, 63(2), p.129 - 132, 2008/02
希土類・ウラン化合物などのf電子系化合物には従来のBCS理論では説明のできない非s波の超伝導体が存在する。しかし、これまで超ウラン・ネプツニウム化合物の超伝導体は知られていなかった。私たちは、新規化合物NpPd
Alにおいて初めて超伝導を見いだした。この化合物は、高い超伝導転移温度,強い常磁性効果,上部臨界磁場での一次の相転移など新奇な重い電子系超伝導体であることがわかった。
