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論文

Speciation of cesium in tree tissues and its implication for uptake and translocation of radiocesium in tree bodies

田中 万也; 金指 努*; 竹中 千里*; 高橋 嘉夫*

Science of the Total Environment, 755(Part 2), p.142598_1 - 142598_8, 2021/02

本研究では、安定セシウムを樹皮,辺材,心材,樹葉,枝に吸着させてEXAFSスペクトル測定を行った。その結果、すべての部位においてセシウムは外圏型錯体として静電的に吸着していることが明らかとなった。これは酢酸アンモニウムを用いたセシウム脱離実験の結果と整合的であった。また、これらの結果は、常緑樹であるスギ,アカマツと落葉広葉樹であるコナラ,コシアブラのすべての樹種において同様であった。

論文

エネルギーの将来 「スピントロニクス」の挑戦

家田 淳一

FBNews, (528), p.1 - 5, 2020/12

現在の技術のまま、まったく省エネルギー対策がなされない場合、情報関連だけで2030年には年間42PWh、2050年には5,000PWhと、現在の世界の総消費電力の約24PWhを大きく上回るとも予測されている。すなわち、技術進歩なしでは情報関連だけで世界の全てのエネルギーを食い尽くしてもまだ不足するという恐るべき事態が迫りつつある。「センサー1兆個の社会が到来する」ともいわれる将来、その電源をどうやって確保するか。この課題は、われわれの生活を維持するうえで実に重要なテーマである。そこで、電子の隠れた特徴「スピン」を活用する技術に注目が集まっている。スピンの性質を解き明かすとともに、その有用性を見出し、情報化社会に貢献するための研究が進められている。本稿では、このスピンを利用する技術「スピントロニクス」が、将来のエネルギー利用にもたらすと期待される技術進歩の可能性について紹介する。

論文

Suppression of decay widths in singly heavy baryons induced by the $$U_A(1)$$ anomaly

川上 洋平*; 原田 正康*; 岡 眞; 鈴木 渓

Physical Review D, 102(11), p.114004_1 - 114004_9, 2020/12

ダイクォーク描像をもとに作られたカイラル有効理論に基づいて、ヘビークォークを1個含むバリオン励起状態の崩壊幅を計算した。その結果、軸性U(1)対称性をあらわに破るアノーマリーの効果が、崩壊の結合定数を大きく減らすため、幅が10倍程度抑制されることを発見した。

論文

Nuclear magnetic relaxation time near the compensation temperature in a ferrimagnetic insulator

森 道康

Journal of the Physical Society of Japan, 89(11), p.114705_1 - 114705_7, 2020/11

 被引用回数:0

The nuclear magnetic relaxation time $$T_1$$ in a ferrimagnetic insulators is calculated within the mean-field approximation for the magnetic exchange interactions and the Raman process involving the hyperfine interaction. We find that the value of 1/$$T_1$$ on one type of site increases rapidly near the compensation temperature $$T_0$$, whereas that on the other type of site does not increase up to Curie temperature $$T_c$$. This is due to the fact that the soft-magnon bandwidth becomes comparable to $$T_0$$. An increase in 1/$$T_1$$ below $$T_c$$ is found also in another type ferrimagnet, which shows a hump structure in the temperature dependence of magnetization instead of compensation. Also in that case, we find the rapid increase in 1/$$T_1$$ below $$T_c$$, even though the magnetization does not show compensation. The coexistence of soft and hard magnons leads to these remarkable properties of ferrimagnets.

論文

Non-reciprocal pumping of surface acoustic waves by spin wave resonance

山本 慧; Yu, W.*; Yu, T.*; Puebla, J.*; Xu, M.*; 前川 禎通*; Bauer, G.*

Journal of the Physical Society of Japan, 89(11), p.113702_1 - 113702_5, 2020/11

 被引用回数:0

We predict that surface acoustic waves are generated preferentially in one direction in a heterostructure of a thin magnetic film on a non-magnetic substrate. The non-reciprocity arises from magneto-elastic coupling and magneto-rotation coupling, the former being dominant for YIG/GGG heterostructures. For YIG films thinner than about 100 nm, the surface acoustic wave amplitude is nearly unidirectional at certain angles of the in-plane equilibrium magnetisation. We compute the full magnetic field dependence of the effect for a selected device.

論文

The Impact of nuclear shape on the emergence of the neutron dripline

角田 直文*; 大塚 孝治; 高柳 和雄*; 清水 則孝*; 鈴木 俊夫*; 宇都野 穣; 吉田 聡太*; 上野 秀樹*

Nature, 587, p.66 - 71, 2020/11

 被引用回数:1

与えられた陽子数に対し、どれだけの中性子数の原子核が存在可能であるかという問いは、原子核物理における最も基本的な問題の一つである。原子核は独立粒子描像がよく成り立つため、従来は陽子数で決まるポテンシャルが作る束縛状態の個数で決まると考えられてきた。この研究では、最近実験で確定した、フッ素からナトリウムに対する中性子ドリップ線(最も中性子数の多い同位体)を、核力から出発した第一原理的な大規模殻模型計算によって再現し、そのメカニズムを理論的に解析した。ハミルトニアンを単極相互作用と多重極相互作用に分解し、さらに多重極相互作用を対相互作用と残りの部分に分け、基底状態におけるそれぞれの項の寄与を調べた。その結果、多重極相互作用の変形エネルギーに相当する部分が中性子ドリップ線を決めるのに非常に重要な役割を果たしていることがわかった。すなわち、中性子数が増えていくと徐々に変形エネルギーが増大するものの、ある中性子数でそれが飽和し、その後は減少していくが、その減少過程で中性子ドリップ線が決まるというシナリオである。本研究は、ドリップ線に対する新しい見方を与え、天体中の元素合成過程の理解に重要な貢献をすることが期待される。

論文

Emergence of nearly flat bands through a kagome lattice embedded in an epitaxial two-dimensional Ge layer with a bitriangular structure

Fleurence, A.*; Lee, C.-C.*; Friedlein, R.*; 深谷 有喜; 吉本 真也*; 向井 孝三*; 山根 宏之*; 小杉 信博*; 吉信 淳*; 尾崎 泰助*; et al.

Physical Review B, 102(20), p.201102_1 - 201102_6, 2020/11

 被引用回数:0

最近、2次元の二重三角格子において、そこに内在するカゴメ格子によってフラットバンドが出現することが予測された。本研究では、ZrB$$_{2}$$薄膜上に表面偏析したGe原子がその2次元二重三角格子を形成することを報告する。角度分解光電子分光および第一原理計算から、2次元Ge二重三角格子では有意な面内の長距離ホッピングおよび基板との相互作用が存在するにも関わらず、フラットバンドが形成されることが明らかになった。このフラットバンドは、原子配置から生ずるものではなく、電子状態のカップリングに起因する。

論文

Measurement of fission-fragment mass distributions in the multinucleon transfer channels of the $$^{18}$$O+$$^{237}$$Np reaction

Vermeulen, M. J.; 西尾 勝久; 廣瀬 健太郎; Kean, K. R.; 牧井 宏之; Orlandi, R.; 塚田 和明; Tsekhanovich, I.*; Andreyev, A. N.; 石崎 翔馬*; et al.

Physical Review C, 102(5), p.054610_1 - 054610_11, 2020/11

Fission fragment mass distributions for 23 nuclei ($$^{234-237}$$U, $$^{236-239}$$Np, $$^{238-241}$$Pu, $$^{240-243}$$Am, $$^{242-245}$$Cm, and $$^{244-246}$$Bk) were measured using the multi-nucleon transfer approach in the reaction of $$^{18}$$O+$$^{237}$$Np, and their excitation-energy dependence was obtained up to a maximum of 70 MeV. Among them, the low energy fission of $$^{236}$$Np, $$^{238}$$Pu, and $$^{245}$$Cm is reported for the first time. The experimental data for all the studied nuclei were compared to the Langevin calculations. The calculation which takes into account the effects of multi-chance fission well reproduced the peak-to-valley ratio and mass-asymmetric peak positions of the distributions. The angular momenta given to the fissioning nucleus is also discussed.

論文

Competition between allowed and first-forbidden $$beta$$ decay; The Case of $$^{208}$$Hg $$rightarrow$$ $$^{208}$$Tl

Carroll, R. J.*; Podoly$'a$k, Zs.*; Berry, T.*; Grawe, H.*; Alexander, T.*; Andreyev, A. N.; Ansari, S.*; Borge, M. J. G.*; Brunet, M.*; Creswell, J. R.*; et al.

Physical Review Letters, 125(19), p.192501_1 - 192501_6, 2020/11

The $$beta$$ decay of $$^{208}$$Hg into the one-proton hole, one neutron-particle $$^{208}_{81}$$Tl$$_{127}$$ nucleus was investigated at CERN-ISOLDE. Shell-model calculations describe well the level scheme deduced, validating the proton-neutron interactions used, with implications for the whole of the $$N > 126$$, $$Z < 82$$ quadrant of neutron-rich nuclei. While both negative and positive parity states with spin 0 and 1 are expected within the $$Q_{beta}$$ window, only three negative parity states are populated directly in the $$beta$$ decay. The data provide a unique test of the competition between allowed Gamow-Teller and Fermi, and first-forbidden $$beta$$ decays, essential for the understanding of the nucleosynthesis of heavy nuclei in the rapid neutron capture process. Furthermore, the observation of the parity changing $$0^{+} rightarrow 0^{-} beta$$ decay where the daughter state is core excited is unique, and can provide information on mesonic corrections of effective operators.

論文

Study of charged particle activation analysis, 2; Determination of boron concentration in human blood samples

池部 友理恵*; 大島 真澄*; 伴場 滋*; 浅井 雅人; 塚田 和明; 佐藤 哲也; 豊嶋 厚史*; Bi, C.*; 瀬戸 博文*; 天野 光*; et al.

Applied Radiation and Isotopes, 164, p.109106_1 - 109106_7, 2020/10

ホウ素中性子捕捉療法(BNCT)は難治性がんの治療に有効な放射線療法である。BNCTでは、中性子照射時間や中性子被曝量のコントロールのために、全血試料中の$$^{10}$$B濃度の正確な定量が不可欠である。我々は荷電粒子誘起放射化分析法(CPAA)を全血試料中$$^{10}$$B濃度の非破壊・精密測定に適用した。実験は原子力機構(JAEA)タンデム加速器にて8MeVの陽子ビームを用いて実施した。$$^{10}$$B(p,$$alpha$$)$$^{7}$$Be反応で生成する$$^{7}$$Beからの478keV $$gamma$$線を用いて$$^{10}$$Bを定量した。また血液中の鉄との核反応で生成する$$^{56}$$Coの$$gamma$$線を用いて$$gamma$$線強度を規格化した。実験の結果、開発したCPAA法は血液中の$$^{10}$$B濃度の定量に適用できることが明らかとなった。

論文

Saccharide-mediated transformation of Ce during the formation of manganese (hydr)oxide

Deng, G.*; Ma, T.*; 田中 万也; 大貫 敏彦*; Qiu, X.*; Yu, Q.*

Geochimica et Cosmochimica Acta, 286, p.143 - 158, 2020/10

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Geochemistry & Geophysics)

シデロフォアの一つであるDFOBに代表されるように、微生物が分泌する強いキレート配位子がCe(IV)と錯体を形成して可溶化することは良く知られている。一方で、多糖類はシデロフォアに比べると弱い配位子であるため、これまで研究がされてこなかった。しかし、多糖類は環境中に豊富に存在することからCe(IV)を可溶化する可能性がある。そこで本研究では、多糖類の一つであるデキストランが共存する系においてMn(IV)酸化物へのCe(III)吸着実験を行った。その結果、デキストランもDFOBと同様にCe(IV)を可溶化することが明らかとなった。

論文

$$P$$2$$_1$$3の空間群に属する化合物および関連する化合物の結晶構造について

垣花 将司*; 竹内 徹也*; 芳賀 芳範; 播磨 尚朝*; 辺土 正人*; 仲間 隆男*; 大貫 惇睦*

固体物理, 55(10), p.505 - 514, 2020/10

立方晶キラル構造に属する磁性体が示す特異な磁気相が注目されている。代表的な物質MnSi(空間群$$P$$2$$_1$$3)および関連物質の構造の特徴を分類するとともに、一見複雑に見える結晶構造を安定化させる要因について考察する。

論文

スキルミオン; 60年の進展

岡 眞

日本物理学会誌, 75(10), p.608 - 609, 2020/10

スキルミオンとその歴史に関して、「現代物理のキーワード」欄に解説する。

論文

フェルミウム原子核で起きるユニークな核分裂; 動力学模型の視点から

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。$$^{257}$$Fmから$$^{258}$$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。

論文

Nonresonant $$p$$-wave direct capture and interference effect observed in the $$^{16}$$O$$(n,gamma)^{17}$$O reaction

永井 泰樹*; 木下 充隆*; 井頭 政之*; 延原 由利子*; 牧井 宏之; 三島 賢二*; 嶋 達志*; Mengoni, A.*

Physical Review C, 102(4), p.044616_1 - 044616_8, 2020/10

 被引用回数:0

We measured the total capture cross section of the $$^{16}$$O$$(n,gamma)^{17}$$O reaction, as well as partial cross sections leading to the ground ($$J^{pi} = 5/2^{+})$$ and first excited ($$J^{pi} = 1/2^{+})$$ states in $$^{17}$$O. The measurement was carried out at average neutron energies of 157, 349, 398, 427, 468, 498, and 556 keV by using pulsed neutrons produced via the $$^{7}$$Li$$(p,n)^{7}$$Be reaction and a $$gamma$$-ray detection system based on an anti-Compton NaI(Tl) spectrometer. We observed the interference effect between the $$3/2^{-}$$ resonance state at 4554 keV of $$^{17}$$O, corresponding to a neutron energy of 411 keV in the center-of-mass system, and a non-resonant contribution in the capture process. The measured partial cross sections are in good agreement with theoretical calculations obtained taking into account the interference between the $$3/2^{-}$$ resonance and a non-resonant p-wave direct radiative capture contribution. Using the present results, together with our previous measurement, we derived the Maxwellian-averaged capture cross sections (MACS) for thermal energies between kT = 5 and 100 keV, key quantities for ${it s}$ process nucleosynthesis studies in massive stars.

論文

$$alpha$$ decay of $$^{243}$$Fm$$_{143}$$ and $$^{245}$$Fm$$_{145}$$, and of their daughter nuclei

Khuyagbaatar, J.*; He${ss}$berger, F. P.*; Hofmann, S.*; Ackermann, D.*; Burkhard, H. G.*; Heinz, S.*; Kindler, B.*; Kojouharov, I.*; Lommel, B.*; Mann, R.*; et al.

Physical Review C, 102(4), p.044312_1 - 044312_8, 2020/10

 被引用回数:0

Nuclear structure of $$^{243}$$Fm, $$^{245}$$Fm, and their daughter nuclei were investigated via detection of their radioactive decays, $$alpha$$, $$gamma$$, and spontaneous fission. Measured $$alpha$$-decay energies, half-lives, and branching ratios improve the literature data significantly. A signature for detection of the hitherto unknown $$^{235}$$Cm was found in the $$alpha$$-decay chains from $$^{243}$$Fm. Two groups of $$alpha$$ events with average energies of 6.69(2) MeV and 7.01(2) MeV and with a half-life of $$T_{1/2}$$ = 300$$^{+250}_{-100}$$, s are suggested to originate from $$^{235}$$Cm. Tentative decay schemes for $$^{243}$$Fm, $$^{239}$$Cf, $$^{235}$$Cm, and $$^{245}$$Fm, $$^{241}$$Cf isotopes are suggested based on the present experimental data. Systematical trends of single-particle states in $$N$$=141 isotones of $$Z$$ = 92-98 nuclei are discussed.

論文

Laser-assisted decay spectroscopy and mass spectrometry of $$^{178}$$Au

Cubiss, J. G.*; Andreyev, A. N.; Barzakh, A. E.*; Manea, V.*; Al Monthery, M.*; Althubiti, N. A.*; Andel, B.*; Antalic, S.*; 他39名*

Physical Review C, 102(4), p.044332_1 - 044332_12, 2020/10

A comprehensive study of the isotope $$^{178}$$Au has been made at the CERN-ISOLDE facility, using resonance laser ionization. Two long-lived states in $$^{178}$$Au were identified - a low-spin ground state and a high-spin isomer - each of which were produced as pure beams. Using the ISOLTRAP precision Penning trap, the excitation energy of the isomeric state in $$^{178}$$Au was determined to be $$E^{*} = $$ 189(14) keV. The $$alpha$$-decay fine structure patterns of the two states were studied using the Windmill decay station, providing information on the low-lying states in the daughter nucleus $$^{174}$$Ir. Nuclear spin assignments of $$I(^{178}$$Au$$^{g}) = (2,3)$$ and $$I(^{178}$$Au$$^{m}) = (7,8)$$ are made based on the observed $$beta$$-decay feeding and hyperfine structure intensity patterns.

論文

Hexaquark picture for $$d$$*(2380)

Kim, H.*; Kim, K. S.*; 岡 眞

Physical Review D, 102(7), p.074023_1 - 074023_10, 2020/10

 被引用回数:0

$$I$$=0, $$J$$=3のダイバリオン状態の6クォーク(ヘキサクォーク)成分を分析し、質量を求めた。その結果、実験的に報告されている質量をヘキサクォーク構造から矛盾なく説明できることを示した。

論文

Development of evaluation method for photocatalytic ability by ion chromatography combined with a flow-type reactor; Application to immobilized photocatalyst materials prepared by double-layer coating method

杉田 剛; 小林 健太郎*; 山崎 太樹*; 井坂 茉由*; 板橋 英之*; 森 勝伸*

Journal of Photochemistry and Photobiology A; Chemistry, 400, p.112662_1 - 112662_8, 2020/09

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Chemistry, Physical)

本研究では、光触媒の性能を正確に評価するために、イオンクロマトグラフィー(IC)システムにフローリアクター(FR)を接続したインライン方式の光触媒性能評価システム(FR-IC)を開発した。ガラスビーズ等の基板に二層担持法で担持された光触媒の評価にFR-ICを用いた。光触媒の性能をジメチルスルホキシド(DMSO)を使用して評価した結果、紫外線によるDMSOの分解と、メタンスルホネート(MSO)やサルフェート(SA)等の副産物の形成を監視することができた。本システムは、光触媒による対象物の分解性能評価に加えて、分解による副産物の挙動を評価するためにも役立つことが期待できる。

論文

Actinides and transactinides

永目 諭一郎*; 佐藤 哲也; Kratz, J. V.*

Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology (Internet), 52 Pages, 2020/09

本論文では、安定線から遠く離れた重核や新元素の合成、重核の核分裂を含むエキゾチックな核崩壊特性の研究、重アクチニドや超アクチニドの化学的性質の研究など、最近の研究の進展を簡単にまとめた。電磁分離器を用いたin-flight分離後の単一原子検出の実験技術は、新しい重元素の発見に画期的な進展をもたらした。また、一原子ずつ化学反応を行う自動迅速化学分離装置の開発も、超アクチノイドの化学研究の進展に大きく貢献した。最先端の技術を駆使して重アクチノイドや超アクチノイドの製造と化学的特性評価の新境地を開拓する重要な実験を紹介する。これまでのアクチノイド元素と超アクチノイド元素研究と、将来的に重元素の核・化学研究を発展させるためのいくつかの展望を簡単に紹介する。

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