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中島 多朗*; 齋藤 開*; 小林 尚暉*; 川崎 卓郎; 中村 龍也; 古川 はづき*; 浅井 晋一郎*; 益田 隆嗣*
Journal of the Physical Society of Japan, 93(9), p.091002_1 - 091002_5, 2024/09
Neutron scattering is a powerful tool to study magnetic structures and cross-correlated phenomena originated from symmetry of the magnetic structures in matter. Among a number of neutron scattering techniques, polarized neutron scattering is quite sensitive to the orientations of the magnetic moments, which are essential to understand microscopic mechanisms of the spin-driven emergent phenomena. Here, we present POlarized Neutron Triple-Axis spectrometer PONTA in the Japan Research Reactor 3 (JRR-3), and show the present capabilities of polarized and unpolarized neutron scattering by introducing recent results from the instrument.
小沢 耀弘*; 荒木 康史; 野村 健太郎*
Journal of the Physical Society of Japan, 93(9), p.094704_1 - 094704_9, 2024/09
磁性ワイル半金属における磁化の変調は、運動量空間におけるワイル点位置のシフトを引き起こし、ワイルフェルミオンに対して実効的なカイラリティ依存のゲージ場として働く。本研究では、完全スピン偏極したワイル強磁性体Co
Sn
Sにおいて、このような磁化誘起カイラルゲージ場の効果を取り扱う。磁化と結合した積層カゴメ格子上で定義したCoSnSの強束縛模型を用いて、運動量空間におけるワイル点の位置(カイラルゲージ場に相当)の磁化方向依存性を計算した。これを用いて、磁壁構造が存在する場合に、カイラルゲージ場の空間構造から生じるカイラル磁場を評価した。その結果磁壁存在下では、ワイルフェルミオンに対してランダウ量子化を強く引き起こすほどの、数百テスラという巨大なカイラル磁場が生じることが導出された。このような巨大カイラル磁場は、従来の磁性体スピントロニクスにおけるスピン起電力に相当する、磁壁の運動による電荷ポンピングを誘起することも予想される。
遠藤 駿典; 安部 亮太*; 藤岡 宏之*; 猪野 隆*; 岩本 修; 岩本 信之; 河村 しほり*; 木村 敦; 北口 雅暁*; 小林 龍珠*; et al.
European Physical Journal A, 60(8), p.166_1 - 166_10, 2024/08
Measurements of 
-ray circular polarization emitted from neutron capture reactions provide valuable information for nuclear physics studies. The spin and parity of excited states can be determined by measuring the circular polarization from polarized neutron capture reactions. Furthermore, the -ray circular polarization in a neutron capture resonance is crucial for studying the enhancement effect of parity nonconservation in compound nuclei. The -ray circular polarization can be measured using a polarimeter based on magnetic Compton scattering. A polarimeter was constructed, and its performance indicators were evaluated using a circularly polarized -ray beam. Furthermore, as a demonstration, the -ray circular polarization was measured in 
S(n,)
S reactions with polarized neutrons.
orbital system on a square lattice久保 勝規
Physical Review B, 110(7), p.075110_1 - 075110_7, 2024/08
A tight-binding model for orbitals on a square lattice is investigated. We consider only the nearest-neighbor hopping and the model is characterized by two hopping parameters, 
and 
. There are Dirac points in the electronic band structure and the type of the Dirac points (type-I or type-II) depends on the ratio 
. For the case of the type-I Dirac points, edge states appear for a lattice with edges perpendicular to the ![$$[11]$$](/search/images/ERNTCMK3EQ.gif)
direction. The edge states at a certain momentum along the edges have octupole moments with opposite signs between the right and left edges. Thus, these edge states can be called helical octupolar edge states. This study bridges the research fields of topological phenomena and multipole physics.
Josephson junctions and synchronized precession仲田 光樹; Zou, J.*; Klinovaja, J.*; Loss, D.*
Physical Review Research (Internet), 6(3), p.033207_1 - 033207_11, 2024/08
We uncover theoretically that a surprisingly rich dynamics can emerge in magnetic junctions due to intrinsic non-local damping, using analytical and numerical methods. In particular, under microwave pumping, we show that coherent spin precession in the right and left insulating ferromagnet (FM) of the junction becomes synchronized by non-local damping and thereby a magnonic analog of the Josephson junction emerges, where stands here for the relative precession phase of right and left FM in the stationary limit. Remarkably, decreases monotonically from 
to 
as the magnon-magnon interaction, arising from spin anisotropies, increases. Moreover, we also find a magnonic diode effect giving rise to rectification of magnon currents. Our predictions are readily testable with current device and measurement technologies at room temperatures.
寺田 典樹*; Khalyavin, D. D.*; Manuel, P.*; 浅井 晋一郎*; 益田 隆嗣*; 齋藤 開*; 中島 多朗*; 長壁 豊隆
Physical Review B, 110(2), p.024406_1 - 024406_9, 2024/07
フラストレート反強磁性体CuFeOは、圧力により、コメンシュレートなコリニアー相(CM1)からいくつかのインコメンシュレートでノンコリニアーな相への複雑な磁気相転移を示す。圧力が磁気相互作用に及ぼす影響を調べるために、高圧下で中性子回折および非弾性中性子散乱実験を行った。圧力が増すと、CM1基底状態は臨界圧力(
3GPa)以下でも磁場の印加に対して不安定になる。これは、2.1GPaで臨界磁場
が7.5Tから4.5Tに大幅に減少したことで確かめられた。さらに、スピン波分散関係のエネルギーギャップは、
=2.1GPaの圧力印加によって1.0meVから0.88meVに減少する。実験結果をスピン波計算と比較すると、スピン波励起の変化は、一軸異方性項または最近接交換相互作用の分離度のいずれかの減少によって説明できることがわかった。
細川 海慈*; 山 正樹*; 松尾 衛; 加藤 岳生*
Physical Review B, 110(3), p.035309_1 - 035309_12, 2024/07
Our result provides an important foundation for an accurate analysis of the inverse Rashba-Edelstein effect induced by thermal spin injection.
)PbI and CH(NH)SnI investigated by inelastic X-ray scattering and comparison of their elastic properties玉造 博夢; 村上 洋一*; 齋藤 紀子*; 大橋 直樹*; 筒井 智嗣*
Physical Review B, 110(2), p.024301_1 - 024301_8, 2024/07
Using the inelastic X-ray scattering (IXS) technique, we investigate the lattice dynamics of inorganic-organic hybrid iodide perovskites FAPbI and FASnI (FA 
CH(NH), formamidinium) in their cubic 
phase and tetragonal 
phase. We find that the IXS spectra of FASnI are highly broad at all momentum points, as has been widely observed in the Pb-based halide perovskites. The speeds of sound (phonon group velocities) and absolute values of elastic constants of FASnI are smaller than those of FAPbI in both phases. In addition, no significant difference in the phonon lifetimes of FAPbI and FASnI is observed. These results correlate better with the reported tendency that the lattice thermal conductivity of ASnX is lower than that of APbX. We discuss that our results also favor the up-conversion mechanism by acoustic phonons in the phonon bottleneck effect for the long lifetime of hot carriers.
elementary process in the (
) reaction吉田 数貴; 茶園 亮樹*; 緒方 一介*
Physical Review C, 110(1), p.014617_1 - 014617_9, 2024/07
In the present work, we investigate the deuteron refraction effect in the exclusive () reactions. The refraction effect on the elementary process is taken into account by the local semiclassical approximation to the distorted waves. The results are compared with those obtained with the asymptotic momentum approximation, which is standardly applied to the distorted wave impulse approximation framework. It is shown that the refraction effect drastically changes the energy sharing distribution of the 
O()
N reaction at 101.3 MeV and gives a better agreement with experimental data.
and 
reactions and its implications for a phenomenological reaction model中田 響*; 中山 梓介; 吉田 数貴; 渡辺 幸信*; 緒方 一介*
Physical Review C, 110(1), p.014616_1 - 014616_8, 2024/07
これまでの研究で、
反応や反応の現象論的モデルに表面補正を導入することの重要性が明らかにされ、これらの知見は核データ評価の向上に大きく貢献してきた。しかし、反応における表面補正の必要性についてはほとんど研究されていない。本研究では、反応と反応のエネルギースペクトルとその動径方向分布を1ステップの半古典歪曲波モデルにより計算した。その結果、
反応のエネルギースペクトルの動径方向分布は
反応のものに比べて原子核の外側の領域にシフトしていることが分かった。この知見に基づき、反応の現象論的モデルに反応よりも大きな表面補正を考慮したところ、反応スペクトルの実験値をよく再現する計算値が得られた。この結果から、反応の表面性は反応よりも顕著であること、またそのために反応には反応よりも強い表面補正を導入すべきであることが分かった。
藤井 大輔; 中山 勝政*; 鈴木 渓
Physical Review D, 110(1), p.014039_1 - 014039_15, 2024/07
カシミア効果は、微小体積に閉じ込められた光子場から誘起されることが知られており、また、そのフェルミオン的な対応物も、幅広い量子系で予言されている。ここでは、薄い有限密度クォーク物質において、どのような種類のカシミア効果がクォーク場から起こりうるかを調べる。特に、有限密度クォーク物質の基底状態の候補である二重カイラル密度波において、カシミアエネルギーが物質の厚さの関数として振動することを見いだした。この振動するカシミア効果は、Weyl半金属におけるカシミア効果と類似しており、クォーク場の運動量空間におけるWeyl点に起因すると考えることができる。さらに、クォークのフェルミ海からも振動が誘起され、全カシミアエネルギーは複数の振動の重ね合わせから構成されることを示す。
Be for the detectability of solar proton eventsSchaar, K.*; Spiegl, T.*; Langematz, U.*; 佐藤 達彦; Mekhaldi, F.*; Kunze, M.*; 三宅 芙沙*; 余田 成男*
Journal of Geophysical Research; Atmospheres, 129(11), p.e2023JD040463_1 - e2023JD040463_28, 2024/06
Using a climate model, the impact of Beryllium-10 from galactic cosmic rays on the detectability of solar proton events in ice cores was simulated. We show that sedimentation can be a major deposition mechanism for Beryllium-10, especially at high latitudes. We found that the season of the solar proton event and the phase of the 11-year solar cycle during the event have an impact on its detectability.
Liao, J.*; Huang, Z.*; Shangguan, Y.*; Zhang, B.*; Cheng, S.*; Xu, H.*; 梶本 亮一; 蒲沢 和也*; Bao, S.*; Wen, J.*
Physical Review B, 109(22), p.224411_1 - 224411_10, 2024/06
Antiferromagnetic van der Waals family 
P
( = Fe, Mn, Co, and Ni; 
= S and Se) have attracted significant research attention due to the possibility of realizing long-range magnetic order down to the monolayer limit. Here, we perform inelastic neutron scattering measurements on single-crystal samples of MnPSe, a member of the P family, to study the spin dynamics and determine the effective spin model. The excited magnon bands are well characterized by a spin model, which includes a Heisenberg term with three intraplane exchange parameters (
meV, 
meV, 
meV) and one interplane parameter (
meV), and an easy-plane single-ion anisotropy term (
meV). Additionally, we observe the intersection of the magnon and phonon bands but no anomalous spectral features induced by the formation of magnon-phonon hybrid excitations at the intersecting region. We discuss possible reasons for the absence of such hybrid excitations in MnPSe.
佐野 涼太郎*; 大湊 友也*; 松尾 衛
Physical Review Letters, 132(23), p.236302_1 - 236302_9, 2024/06
We propose an ac intrinsic magnon spin Hall current driven by surface acoustic waves as a novel probe for such antiferromagnets. Our results pave the way towards mechanical detection and manipulation of the magnetic order in two-dimensional antiferromagnets.
船戸 匠*; 松尾 衛; 加藤 岳生*
Physical Review Letters, 132(23), p.236201_1 - 236201_7, 2024/06
Our results clearly illustrate the microscopic origin of spin current generation by chiral phonons and may lead to a breakthrough in the development of spintronic devices without heavy elements.
土屋 旬*; 志賀 基之; 常行 真司*; Thompson, E. C.*
Physical Review Research (Internet), 6(2), p.023302_1 - 023302_6, 2024/06
第一原理経路積分分子動力学計算を用いて、水素原子の核量子効果が高圧・常温条件下での氷VIIの弾性に及ぼす影響を調べた。その結果、40GPa以上の圧力において、氷VIIの静的無秩序構造から動的無秩序構造への転移に対して核量子効果が寄与していることがわかった。この転移は弾性定数の不連続な増加によって特徴づけられる。第一原理分子動力学計算と第一原理経路積分分子動力学計算の比較から、核量子効果によって70GPa, 300Kにおける氷の弾性定数が約20%増加することが明らかになった。
I and 
I using the NaI(Tl) spectrometer of the ANNRI beamline at J-PARCRovira Leveroni, G.; 木村 敦; 中村 詔司; 遠藤 駿典; 岩本 修; 岩本 信之; 藤 暢輔; 瀬川 麻里子; 前田 亮; 片渕 竜也*
European Physical Journal A, 60(5), p.120_1 - 120_14, 2024/05
The neutron capture cross section of I and I were measured from the thermal to the keV energy region with the NaI(Tl) spectrometer of the Accurate Neutron-Nucleus Reaction Measurement Instrument beamline in the Materials and Life Science Experimental Facility of the Japan Proton Accelerator Research Complex. The neutron capture yield was determined by means of the total energy detection principle with the pulse-height weighting technique. The present cross section results for I were normalized using the saturated resonance method with a thick-enough 
Au and provide good agreement with JENDL-5 from thermal to about 500 keV. A resonance analysis with the REFIT code was performed and the resonance parameters for I below 310 eV are presented in this work. In the case of I, the three largest resonances of I were employed for the cross section normalization. The present results for I are the first experimental data for the neutron region between thermal and 20 eV. The present data display a different energy dependence than that in the JENDL-5 and JEFF-3.3 and much similar to that in ENDF/B-VIII.0. Notwithstanding, good agreement was found at the thermal region between the present measurement of 31.6 
1.3 b and both evaluated and most experimental data.
臼井 嘉哉*; 上嶋 誠*; 長谷 英彰*; 市原 寛*; 相澤 広記*; 小山 崇夫*; 坂中 伸也*; 小河 勉*; 山谷 祐介*; 西谷 忠師*; et al.
Journal of Geophysical Research; Solid Earth, 129(5), p.e2023JB028522_1 - e2023JB028522_22, 2024/05
将来の地層処分システムに重大な影響を及ぼす可能性がある地震・火山活動の潜在的なリスクを適切に評価するためには、その背景にあるプレートの沈み込みやそれに起因する流体及びマグマの生成・移動等に関する理解が必要である。本研究では、広帯域電磁探査により、東北日本弧背弧側のひずみ集中域における比抵抗構造を推定した。その結果、ひずみ集中域では二種類の異なるひずみ集中機構が共存していることが示唆された。浅い低比抵抗層と地殻下部の低比抵抗体は、それぞれ低弾性率領域と低粘性領域として機能すると考えられ、ひずみ集中の原因となっていると考えられる。また、下部地殻の低比抵抗体の端部と大地震の震源との間に空間的な相関関係が見られることから、下部地殻のせん断帯は、脆い上部地殻の断層に応力負荷を引き起こし、その結果、大地震を発生させた可能性を示唆する。さらに、地殻下部から第四紀の火山に至る低比抵抗体も認められ、火山への流体供給経路を示唆していると考えられる。
熊田 高之; 岩原 大輔*; 西辻 祥太郎*; 阿久津 和宏*; 三浦 大輔; 元川 竜平; 杉田 剛; 鳥飼 直也*; 網野 直也*; 奥 隆之; et al.
Journal of Physical Chemistry C, 128(21), p.8797 - 8802, 2024/05
スピンコントラスト変調中性子反射率法を用いて自動車用ゴムタイヤに用いるブタジエンゴムがシランカップリング剤を通じてシリカ表面とどのように結合しているかを調べた。ブタジエンゴムとシランカップリング剤をシリコン基板にコートした後アニールした試料では、シリコン基板表面にシランカップリング剤とポリブタジエンが7:3の比で絡みあった膜が形成されるのに対し、シランカップリング剤をあらかじめコートした後にポリブタジエンをコートした試料では両者の絡み合いが足りないために容易に剥離してしまうことを突き止めた。
triangular skyrmion lattice state in the cubic chiral helimagnet EuPtSi松村 武*; 田端 千紘; 金子 耕士; 中尾 裕則*; 垣花 将司*; 辺土 正人*; 仲間 隆男*; 大貫 惇睦*
Physical Review B, 109(17), p.174437_1 - 174437_8, 2024/05
We investigated the magnetic helicity of the triple- magnetic structure of the triangular skyrmion lattice in the A-phase of EuPtSi for a magnetic field along the [111] axis by resonant X-ray diffraction using a circularly polarized beam. We show that all three Fourier components of the triple- structure are perpendicular to the respective vectors and have the same helicity. They are connected by the rotation operations about the [111] axis. The helicity is the same as that of the single- helimagnetic phase at low fields, suggesting that the antisymmetric exchange interaction inherent in the chiral structure supports the formation of the triangular skyrmion lattice. We also observe that the helical plane in the helimagnetic phase is tilted to the magnetic field to form a conical structure before the first-order transition to the skyrmion lattice phase.
