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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

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

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

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。

論文

Optomagnonic Barnett effect

仲田 光樹; 高吉 慎太郎*

Physical Review B, 102(9), p.094417_1 - 094417_11, 2020/09

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Materials Science, Multidisciplinary)

いわゆる光学的Barnett効果[A. Rebei and J. Hohlfeld, Phys. Lett. A 372, 1915 (2008); J. Appl. Phys. 103, 07B118 (2008)], i.e., 円偏光レーザー誘起磁化成長[S. Takayoshi et al., Phys. Rev. B 90, 214413 (2014); S. Takayoshi et al., Phys. Rev. B 90, 085150 (2014)]をフェリ磁性絶縁体に応用し、THz領域におけるマグノン凝縮機構を微視的に解明した。これはBose統計に従うマグノンに特有の巨視的量子効果である。本研究が提供するTHzマグノン凝縮体を活用することで、従来の強磁性絶縁体中のものよりはるかに高速のスピン輸送「巨視的量子干渉効果によるJosephsonスピン流」を実現することができる。

論文

Direct measurement of fast ortho-para conversion of molecularly chemisorbed H$$_{2}$$ on Pd(210)

植田 寛和; 笹川 裕矢*; Ivanov, D.*; 大野 哲*; 小倉 正平*; 福谷 克之

Physical Review B, 102(12), p.121407_1 - 121407_5, 2020/09

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Materials Science, Multidisciplinary)

Pd(210)表面に化学吸着したH$$_{2}$$のオルトーパラ転換を報告する。分子線,光刺激脱離,共鳴多光子イオン化法を用いて水素の回転状態変化を調べた。実験結果から、~2秒の転換時間で転換が起こることが明らかになった。実験結果と過去の理論計算結果を比較することで、2次の摂動による転換メカニズムを支持する。

論文

Charmed baryon spectrum from lattice QCD near the physical point

Bahtiyar, H.*; Can, K. U.*; Erkol, G.*; Gubler, P.; 岡 眞; 高橋 徹*

Physical Review D, 102(5), p.054513_1 - 054513_18, 2020/09

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

格子QCDによる第一原理計算を用いて、正負パリティのチャームバリオンの基底および励起状態のスペクトルを求めた。チャームクォークを1個, 2個あるいは3個含むバリオンの正および負パリティ状態の質量を、第一原理計算から求めることで、これまでの実験データや模型計算結果との比較を行い、その物理的な意味を解析することが可能となる。今回の計算では、パイオンの質量が観測値に十分近い物理点に近い領域で、2+1フレーバーのゲージ配位を用いた解析を行った。ディラック行列などの配置の異なる複数の演算子を用意し、その交差相関関数を計算し、固有値を求める方法により、基底状態と励起状態のスペクトルを計算した。

論文

Simultaneous determination of neutron-induced fission and radiative capture cross sections from decay probabilities obtained with a surrogate reaction

P$'e$rez S$'a$nchez, R.*; Jurado, B.*; M$'e$ot, V.*; Roig, O.*; Dupuis, M.*; Bouland, O.*; Denis-Petit, D.*; Marini, P.*; Mathieu, L.*; Tsekhanovich, I.*; et al.

Physical Review Letters, 125(12), p.122502_1 - 122502_5, 2020/09

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

Reliable neutron-induced-reaction cross sections of unstable nuclei are essential for nuclear astrophysics and applications but their direct measurement is often impossible. The surrogate-reaction method is one of the most promising alternatives to access these cross sections. In this work, we successfully applied the surrogate-reaction method to infer for the first time both the neutron-induced fission and radiative capture cross sections of $$^{239}$$Pu in a consistent manner from a single measurement. This was achieved by combining simultaneously measured fission and $$gamma$$-emission probabilities for the $$^{240}$$Pu($$^{4}$$He, $$^{4}$$He') surrogate reaction with a calculation of the angular-momentum and parity distributions populated in this reaction. While other experiments measure the probabilities for some selected $$gamma$$-ray transitions, we measure the $$gamma$$-emission probability. This enlarges the applicability of the surrogate-reaction method.

論文

$$gamma$$線スペクトロメトリーにおける円柱状体積試料のサム効果補正

山田 隆志*; 浅井 雅人; 米沢 仲四郎*; 柿田 和俊*; 平井 昭司*

Radioisotopes, 69(9), p.287 - 297, 2020/09

円柱状体積試料に含まれる$$^{134}$$Csの定量において、日本の標準的な市販$$gamma$$線解析プログラムではサム効果の補正の際に試料体積の効果を適切に考慮していないため、補正が不十分となり、定量値が過小評価となることを確認した。本研究では、一般的なGe検出器に対して試料体積を適切に考慮した実用的なサム効果補正方法を開発して有効性を評価し、誤差1%以下の精度で定量できることを確認した。

論文

Local structure of rare earth elements (REE) in marine ferromanganese oxides by extended X-ray absorption fine structure and its comparison with REE in ion-adsorption type deposits

長澤 真*; Qin, H.-B.*; 山口 瑛子; 高橋 嘉夫*

Chemistry Letters, 49(8), p.909 - 911, 2020/08

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

Speciation of rare earth elements (REE) in marine ferromanganese oxides (MFMO) was conducted by extended X-ray absorption fine structure (EXAFS) and sequential extraction to compare the enrichment mechanisms and extraction rates between MFMO and ion-adsorption type deposits, which can be reasonably explained by the formation of inner- and outer-sphere complexes in the two materials for yttrium and other REE.

論文

Strange pentaquarks with a hidden heavy quark-antiquark pair

竹内 幸子*; Giachino, A.*; 瀧澤 誠*; Santopinto, E.*; 岡 眞

Hadron Spectroscopy and Structure; Proceedings of the 18th International Conference (HADRON 2019), p.333 - 337, 2020/08

$$c bar{c}$$あるいは$$b bar{b}$$を含むペンタクォークが注目されている。この研究では、チャネル結合クォーククラスター模型により、ストレンジクォークを含むペンタクォークの束縛、あるいは共鳴状態のスペクトルを解析した。

論文

Tolerance of spin-Seebeck thermoelectricity against irradiation by swift heavy ions

岡安 悟; 針井 一哉*; 小畠 雅明; 吉井 賢資; 福田 竜生; 石田 真彦*; 家田 淳一; 齊藤 英治

Journal of Applied Physics, 128(8), p.083902_1 - 083902_7, 2020/08

The ion-irradiation tolerance of thermoelectric devices based on the spin Seebeck effect (SSE) was investigated by using 320 MeV gold ion (Au$$^{24+}$$) beams modeling cumulative damages due to fission products emitted from the surface of spent nuclear fuels. For this purpose, prototypical Pt/Y$$_3$$Fe$$_5$$O$$_{12}$$/Gd$$_3$$Ga$$_5$$O$$_{12}$$ SSE elements were irradiated with varying the dose level at room temperature and measured the SSE voltage of them. We confirmed that the thermoelectric and magnetic properties of the SSE elements are not affected by the ion-irradiation up to $$10^{10}$$ ions/cm$$^2$$ fluence and that the SSE signal is extinguished around $$10^{12}$$ ions/cm$$^2$$, in which the ion tracks almost fully cover the sample surface. We also performed the hard X-ray photoemission spectroscopy (HAXPES) measurements to understand the effects at the interface of Pt/Y$$_3$$Fe$$_5$$O$$_{12}$$. The HAXPES measurements suggest that the chemical reaction that diminishes the SSE signals is enhanced with the increase of the irradiation dose. The present study demonstrates that SSE-based devices are applicable to thermoelectric generation even in harsh environments for a long time period.

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