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論文

High-temperature short-range order in Mn$$_3$$RhSi

山内 宏樹; Sari, D. P.*; 渡邊 功雄*; 安井 幸夫*; Chang, L.-J.*; 近藤 啓悦; 伊藤 孝; 石角 元志*; 萩原 雅人*; Frontzek, M. D.*; et al.

Communications Materials (Internet), 1, p.43_1 - 43_6, 2020/07

中性子とミュオンの相補利用により、720Kまでの高温での短距離磁気秩序現象をMn$$_3$$RhSiで発見した。

論文

Magnetic properties of one-dimensional quantum spin system Rb$$_2$$Cu$$_2$$Mo$$_3$$O$$_{12}$$ studied by muon spin relaxation

河村 聖子; 富安 啓輔*; 幸田 章宏*; Sari, D. P.*; Asih, R.*; Yoon, S.*; 渡邊 功雄*; 中島 健次

JPS Conference Proceedings (Internet), 21, p.011007_1 - 011007_5, 2018/03

Rb$$_2$$Cu$$_2$$Mo$$_3$$O$$_{12}$$は、スピンフラストレートしたS=1/2ジグザグ鎖をもつ量子スピン系である。この系の磁気基底状態は、非整合なスピン1重項であることが、理論研究から予想されている。また最近では、磁場中でこの系が強誘電性を示すことも報告されている。我々は、この系の磁気的性質を調べるため、ミュオンスピン緩和法を用いた実験を行った。測定した温度領域0.06K$$sim$$250Kにわたり、核双極子場による遅いミュオンスピン緩和が観測された。この結果は、この系の基底状態が非磁性であることを明確に示している。さらに、内部磁場の分布が、10K以下でわずかに増加していることがわかった。この温度変化は、磁場中の電気分極の振る舞いに似ていることから、局所的な磁気状態の変化あるいは分極が、零磁場中でも生じている可能性を示唆している。

論文

粒子輸送計算コードPHITSと宇宙線スペクトル予測モデルPARMAの紹介

安部 晋一郎; 佐藤 達彦

めそん, (47), p.34 - 39, 2018/03

巨大構造物の内部イメージングや核物質検知など、二次宇宙線ミュオンラジオグラフィに関する研究が活発に行われている。ミュオンラジオグラフィに要する期間の見積もりや測定系の最適化を行う際、シミュレーションは有用な手段となる。本稿では、物質中でのミュオンの挙動を解析するプログラムとして粒子輸送計算コードPHITS及びミュオンを含む大気圏内宇宙線スペクトル予測モデルPARMAについて、各コードの概要を説明するとともに、それぞれのベンチマーク結果を示す。PHITSのベンチマークとしては、地中での環境ミュオン透過フラックスを非常に良く再現する結果が得られている。また、ミュオンと物質との相互作用反応からの粒子生成についても概ね良く再現することを示した。これにより、ミュオンラジオグラフィのシミュレーションへのPHITSの実用性を実証した。次に、PARMAについてベンチマークを行った結果、様々な地点における宇宙線フラックスを良く再現できることを示した。特に、ミュオンラジオグラフィで重要となる大角度の天頂角および高エネルギー領域のフラックスに関して、PARMAは測定値と非常に良く合致することを明らかにした。

論文

超低速ミュオンによる非磁性金属薄膜における電流誘起スピン蓄積の深さ分解測定

伊藤 孝; 髭本 亘

KURRI-KR-202, p.42 - 45, 2015/03

J-PARC物質・生命科学実験施設における超低速ミュオンビームラインの開発状況について報告し、当該ビームラインの完成により初めて実現する実験について議論する。特に近年発展が著しいスピントロニクス分野への超低速ミュオンの応用として、非磁性金属薄膜における電流誘起スピン蓄積の深さ依存性を明らかにする実験を提案し、これについて詳しく議論する。

論文

Present status of MLF building layout and ancillary facilities

神永 雅紀; 羽賀 勝洋; 木下 秀孝; 鳥井 義勝; 日野 竜太郎; 池田 裕二郎

Proceedings of ICANS-XVI, Volume 1, p.125 - 133, 2003/07

物質・生命科学実験施設は、中性子実験施設とミュオン実験施設及びこれらの施設に1MW(3GeV, 0.333mA)のパルス状(25Hz)陽子ビームを輸送する陽子ビームラインから成る。施設の中心となる実験ホールは、陽子ビームラインを挟んで両側にそれぞれ設け、設置する分光器を想定したうえで23本の中性子ビームラインを配置した。さらに、実験ホール外側には実験施設の将来の拡張に備え必要な敷地を確保した。ユーザーが使用できる区画と施設の運転・保守に必要な区画を区分するために、ユーザールーム,実験準備室等は陽子ビームライン下流側に設けたユーティリティ施設の2階部分に設けた。放射線管理区域への入退域は2階に設けた入退域エリア(汚染検査室)において集中的に管理する設計とした。ユーザー施設以外には、施設の運転に必要な水銀ターゲットシステム遠隔保守・交換用大型ホットセル,放射化機器保管設備,水銀ターゲットシステム冷却設備など主要な設備を施設内に配置した。本報告では、これら設計の現状について述べる。

報告書

Accelerator technical design report for High-intensity Proton Accelerator Facility Projest, J-PARC

大強度陽子加速器プロジェクトチーム

JAERI-Tech 2003-044, 788 Pages, 2003/03

JAERI-Tech-2003-044.pdf:47.31MB

大強度陽子加速器施設(J-PARC)計画の加速器技術設計の詳細を報告書として取りまとめたものである。本加速器は、400-MeV常伝導リニアック(600-MeV超伝導リニアック),3-GeVの速い繰り返しのシンクロトロン(RCS),50-GeV主シンクロトロン(MR)からなる。400 MeVのビームはRCSに入射され、3GeVまでRCSで加速され、1MWのビーム出力となる。RCSは核破砕パルス中性子源及びミュオン源を擁する物質生命科学実験施設にビームを供給する。一部はMRへ入射され、原子核素粒子実験施設またはニュートリノ生成標的に0.75MWの出力ビームを供給する。一方、超伝導リニアックで600 MeVまで加速されたビームは、核廃棄物変換実験施設で使用される。このように、本施設は世界的にもユニークな多目的加速器施設であり、多くの新しい発明,研究開発をもとに建設されるものである。

論文

Development of electrochemical hydrogen pump under vacuum condition for a compact tritium gas cycling system

加藤 岑生; 伊藤 剛士*; 須貝 宏行; 河村 繕範; 林 巧; 西 正孝; 棚瀬 正和; 松崎 禎市郎*; 石田 勝彦*; 永嶺 謙忠*

Fusion Science and Technology, 41(3), p.859 - 862, 2002/05

原研では核融合研究の推進のために、小型トリチウムリサイクルシステムの開発を進めている。従来、原研が開発し、55.5TBq(1500Ci)の純粋なトリチウムガスを濃縮してきたガスクロマトシステムでは、分離後のキャリヤーガス中のトリチウムをモレキュラーシーブスカラムに捕集し、次いでキャリヤーガスの流れを切り替え、循環させてウランゲッターに捕集している。本システムでは、分離後のキャリヤーガス中のトリチウムのみをプロトン導電体により透過させ、直接ウランゲターに捕集するなどの改良を行い、自動化することを考えている。各種の実験で使用したトリチウム混合ガスから実験現場でトリチウムを回収し、再利用できれば、核融合研究をより効率的に進めることができる。また、小型トリチウムリサイクルシステムは、英国のRIKEN-RAKLミュオン触媒核融合研究を進めるでも非常に有用である。

報告書

大強度陽子加速器計画物質・生命科学実験施設内の陽子ビームライントンネル技術課題の検討

坂元 眞一; 明午 伸一郎; 今野 力; 原田 正英; 三宅 康博*; 春日井 好己; 武藤 豪*; 藤森 寛*; 小野 武博; 池田 裕二郎

JAERI-Tech 2001-075, 168 Pages, 2001/12

JAERI-Tech-2001-075.pdf:12.78MB

大強度陽子加速器計画の中で重要な施設である物質・生命科学実験施設に共存するミュオンターゲットと核破砕中性子源の設計では、いかに上流に置かれるミュオン標的で生ずるビームロスによる影響を低減できるかが課題である。本レポートは、1年間かけて検討してきた技術課題の定量評価とその対応の仕方について得られた結果をまとめたものである。

論文

High purity tritium gas supplied by JAERI for muon catalyzed fusion research at RIKEN-RAL muon facilty

加藤 岑生; 黒沢 清行; 須貝 宏行; 棚瀬 正和; 松崎 禎市郎*; 石田 勝彦*; 永嶺 謙忠*

KEK Proceedings 99-11, p.113 - 127, 1999/00

英国のラザフォード・アップルトン研究所(RAL)のRIKEN-RAL施設においてミュオン触媒核融合実験(理化学研究所と原研の共同研究)に協力している。その実験に使用する高純度トリチウムガスを原研が供給した。トリチウムガスは、原研の材料試験炉(JMTR)で中性子照射した$$^{6}$$LiAl合金ターゲットを加熱抽出して得た。ミュオン触媒核融合実験用として、水素を除く必要性から、このトリチウムガスをクロマトグラフ法で分離精製して高純度トリチウムガスにした。また、日本から英国への高純度トリチウムガスを輸送するA型輸送容器及び実験に使用した後のトリチウムガス回収用Zr-Coゲッター容器を含む日本への輸送のためのA型輸送容器それぞれ1基を製作した。この報告では、トリチウムの製造、分離精製、Zr-Coゲッター容器を含むA型輸送要素の製作について報告する。

報告書

Proceedings of the Meeting on Tunneling Reaction and Low Temperature Chemistry, 98 August; Tunneling reaction and its theory, August 3-4, 1998, JAERI, Tokai, Japan

宮崎 哲郎*; 荒殿 保幸; 市川 恒樹*; 塩谷 優*

JAERI-Conf 98-014, 99 Pages, 1998/10

JAERI-Conf-98-014.pdf:4.43MB

1998年8月3,4日に開催した、先端基礎研究センター主催の第4回低温化学セミナーのプロシーディングスである。トンネル反応の理論を中心に11件の講演がまとめられている。

論文

New RIKEN-RAL pulsed $$mu$$CF facility and X-ray studies on DT-$$mu$$CF

永嶺 謙忠*; 松崎 禎一郎*; 石田 勝彦*; 渡辺 功*; 中村 哲*; 角野 良典*; 川村 成肇*; 坂本 真一*; 岩崎 雅人*; 棚瀬 正和; et al.

Hyperfine Interactions, 101-102(1-4), p.521 - 538, 1996/00

1994年11月、ラザフォード・アップルトン研究所のISISに、RIKEN-RALミュオン施設として新しい超電導ミュオンチャンネルを建設した。同時に、得られるミュオンビームがシングルパルス構造で最高の瞬間強度をもち、ビーム純度が高いことなど主要な性能を充たしていることを確認した。実験場所での$$^{3}$$He除去能力をもった高純度D-Tターゲット調製システムや4Tのとじ込め磁石などを備えた、革新的な$$mu$$CF実験施設の建設により、dt$$mu$$-$$mu$$CF反応における$$mu$$$$alpha$$付着による正確なX線測定が可能になった。この報告では、ビームの特性試験、初期の$$mu$$CF実験計画、将来計画について述べている。

報告書

放射性廃棄物の消滅処理研究の現状について

加瀬 健; 小無 健司

PNC-TN8420 92-022, 33 Pages, 1992/11

PNC-TN8420-92-022.pdf:0.97MB

放射性廃棄物の消滅処理は原子炉によるFPの消滅処理が1964年にBNLのSteinbergによってはじめて提案され、1970年代にはいろいろな消滅処理方法が研究されていた。一時、研究は中断されていたが、1980年代後半になって、再び消滅処理研究が注目を集め、現在盛んに研究が行われている。本報告書は、その各消滅処理研究の概要及び、最近の消滅処理研究の現状と動向をまとめたものである。

論文

Fusion reactor and hot atom chemistry

工藤 博司

Handbook of Hot Atom Chemistry, p.647 - 662, 1992/00

核融合炉開発に関連するトリチウム化学について、ホットアトム化学の観点から解説する。プラズマ-壁相互作用(PWI)におけるトリチウムの挙動、ブランケット材料中に生成するトリチウムの拡散と放出およびミュオン触媒核融合($$mu$$CF)実験の研究の現状を紹介する。

論文

Doubly-sealed D-T target system for $$mu$$CF experiment at UT-MSL/KEK

松崎 禎一郎*; 石田 勝彦*; 永嶺 謙忠*; 坂元 真一*; 鳥養 映子*; 工藤 博司; 棚瀬 正和; 加藤 岑生; 梅澤 弘一

Muon Catal. Fusion, 5-6, p.387 - 394, 1991/00

東大との協力研究として進めているミュオン触媒核融合($$mu$$CF)実験の研究成果の一つとして、高純度D-Tガスの調製およびターゲット容器への封入技術について報告する。高純度トリチウムガスはJMTRで照射した$$^{6}$$Li-Al合金ターゲツトからトリチウム製造試験装置を用いて製造し、ガスクロマトグラフ法によって99%以上に濃縮した。800Ciの高純度・高濃縮トリチウムガスを重水素ガスと混合し(T:D=1:3)した後、二重密封のターゲット容器に封入し、溶接により密封した。ミュオン照射にあたっては、この混合ガスを20Kに冷却して液化し、$$mu$$CF実験に使用した。

報告書

$$mu$$中間子原子を用いた核融合の調査

永嶺 謙忠*

JAERI-M 84-115, 46 Pages, 1984/06

JAERI-M-84-115.pdf:1.31MB

ミュオン触媒による核融合現象に関する実験及び理論研究の現状について調査を行った。取扱った内容は、1)ドブナ(ソ連)、ロスアラモス(米国)、スイス国立核物理研究所などにおける中間子分子生成に関する実験結果の最近の情報、3)ミュオンの生成や利用の効率、などについてである。

口頭

J-PARC/MLFの完成がもたらす物性物理学の進展と今後の展開

新井 正敏

no journal, , 

J-PARCの物質生命科学実験施設は世界レベルのパルス中性子、ミュオン施設を有しており、これまで、国内のみならず、世界的にも困難であった研究が可能となる。講演では、今後見込まれる物性物理学分野にいかなる展開が予想されるか報告する。

口頭

イジング反強磁性体SmPt$$_2$$Si$$_2$$$$mu$$SR測定

伊藤 孝; 髭本 亘; 伏屋 健吾*; 松田 達磨*; 青木 勇二*

no journal, , 

イジング反強磁性体SmPt$$_2$$Si$$_2$$は反強磁性相(第I相)において幾何学的フラストレーションに起因する部分無秩序状態を示すと考えられている。第I相において観測された電子比熱係数が350mJ/(K$$^2cdot$$mol)と大きいことから、部分無秩序副格子に起因する重い電子状態の可能性が議論されている。我々はこの第I相における秩序・無秩序磁気モーメントの共存を微視的な観点から検証するために$$mu$$SR測定を行い、秩序した磁気モーメントの存在を示すミュオンスピン自発回転信号と共に、顕著なスピン格子緩和を観測した。第I相におけるスピン格子緩和率は典型的なSm化合物反強磁性体における値よりも1桁程大きく、顕著な磁気揺らぎの存在が示唆される。

口頭

Sr$$_2$$RuO$$_4$$のミュオンナイトシフト

髭本 亘; 伊藤 孝; 吉田 良行*; Baines, C.*

no journal, , 

Sr$$_2$$RuO$$_4$$はスピン三重項超伝導状態が実現しているものと考えられているが、今でも異論もある。例えばスピン三重項超伝導はNMRのナイトシフト測定が重要な根拠を与えているが、磁場をどの方向にかけてもナイトシフトの減少が見られないことなどが完全には同意が得られていないと言える状況にある。NMRがRF侵入長領域での測定がなされるのに対し、ミュオンは物質深部の情報を与えるもので、異なる位置での測定となる。今回Sr$$_2$$RuO$$_4$$におけるミュオンを用いたナイトシフト測定について報告する。

口頭

Development of ultra-slow muon instruments for spintronics studies under pulsed current conditions

伊藤 孝; 髭本 亘

no journal, , 

The ultra-slow muon microscope (USMM) using a low energy tunable pulsed muon beam at J-PARC MUSE opens up new possibilities to investigate electromagnetic properties of thin films from a microscopic point of view in a depth-resolved manner. The depth resolution of this new apparatus ($$sim$$1 nm at the best) is much improved from that of the low-energy muon facility in PSI. This feature allows us to study nanoscale depth-dependent phenomena just below the surface. We plan to use USMM to investigate electric current-induced nonequilibrium spin accumulation in strong spin-orbit metals, which is expected to decay in nanometer length scale from their surface. In this presentation, we will report on the development of a mechanism for applying pulsed electric currents to metallic thin films at cryogenic temperatures, which are synchronized to 25-Hz muon pulses. A low duty factor of the pulsed currents $$sim$$5$$times$$10$$^{-4}$$ establishes both negligible Joule heating and high electric current density $$>$$10$$^9$$ A/m$$^2$$ for a 50-nm thick Pt film. The pulsed current mechanism equipped on a $$^4$$He flow cryostat is compatible with the regulation on sample transfer for USMM.

口頭

J-PARCミューオンg-2/EDM実験におけるミューオン加速実現に向けた低速ミューオン生成実験の結果報告と展望

北村 遼*; 深尾 祥紀*; 石田 勝彦*; 長谷川 和男; 半澤 光平*; 河村 成肇*; Kim, B.*; 近藤 恭弘; 三部 勉*; 三宅 康博*; et al.

no journal, , 

J-PARCミューオンg-2/EDM精密測定実験(E34実験)では、指向性の極めて高い極冷ミューオンビームにより、ミューオンg-2とEDMの超高精度同時測定を実現する。E34実験では極冷ミューオンビーム実現に向けて、ミューオン用線形加速器の開発を進めている。初段加速器RFQによる世界初のRFミューオン加速試験を目指して、予備実験である低速ミューオン源開発がJ-PARC MLFにて進行中である。日本物理学会ではこれまで低速ミューオン生成実験に向けて低速ミューオン用ビームライン構築及び検出器系の開発状況について報告を行ってきた。今回の講演では2016年2月25日に実施した初の低速ミューオン生成実験について、ビーム試験準備とそれに伴って実施した実験機器輸送について報告する。現在得られたビーム試験のデータ解析も進めており、TOF測定結果、MCP電荷分布評価、低速ミューオン強度評価など最新の解析進捗状況についても報告し、今後の展望を述べる。

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