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論文

PIKOE: A Computer program for distorted-wave impulse approximation calculation for proton induced nucleon knockout reactions

緒方 一介*; 吉田 数貴; 茶園 亮樹*

Computer Physics Communications, 297, p.109058_1 - 109058_16, 2024/04

PIKOEは陽子による核子ノックアウト反応の三重微分断面積、四重微分断面積、ベクトル偏極分解能および残留核の運動量分布を計算するFortran 90の数値計算コードである。歪曲波インパルス近似を用い、歪曲波は量子力学に基づいて計算される。散乱粒子の運動学は相対論的に扱われ、その漸近状態は3体系の平面波極限と一致する。

論文

Distinguishing ion dynamics from muon diffusion in muon spin relaxation

伊藤 孝; 門野 良典*

Journal of the Physical Society of Japan, 93(4), p.044602_1 - 044602_7, 2024/04

We propose a model to describe the fluctuations in the internal magnetic field due to ion dynamics observed in muon spin relaxation ($$mu$$SR) by an Edwards-Anderson-type autocorrelation function that separates the quasi-static and dynamic components of the correlation by the parameter $$Q$$ (where $$0leq Qleq 1$$). Our Monte Carlo simulations for this model showed that the time evolution of muon spin polarization deviates significantly from the Kubo-Toyabe function. To further validate the model, the results of simulations were compared with the $$mu$$SR spectra observed in a hybrid organic-inorganic perovskite FAPbI$$_3$$ [with FA referring to HC(NH$$_2$$)$$_2$$], where local field fluctuations associated with the rotational motion of FA molecules and quasi-static fields from the PbI$$_3$$ lattice are presumed to coexist. The least-squares curve fitting showed reasonable agreement with the model with $$Q=0.947(3)$$, and the fluctuation frequency of the dynamical component was obtained. This result opens the door to the possibility of experimentally distinguishing fluctuations due to the dynamics of ions around muons from those due to the self-diffusion of muons. On the other hand, it suggests the need to carefully consider the spin relaxation function when applying $$mu$$SR to the issue of ion dynamics.

論文

Inelastic neutron scattering study of magnon excitation by ultrasound injection in yttrium iron garnet

社本 真一; 赤津 光洋*; Chang, L.-J.*; 根本 祐一*; 家田 淳一

Applied Physics Letters, 124(11), p.112402_1 - 112402_5, 2024/03

Y$$_3$$Fe$$_5$$O$$_{12}$$における超音波注入によるマグノン励起を非弾性中性子散乱によって研究した。その結果、縦波と横波の両方で超音波注入によりマグノン励起の非弾性中性子散乱強度が増強されることがわかった。

論文

Development of wide range photon detection system for muonic X-ray spectroscopy

水野 るり恵*; 新倉 潤*; 齋藤 岳志*; 松崎 禎市郎*; 櫻井 博儀*; Amato, A.*; 浅利 駿介*; Biswas, S.*; Chiu, I.-H.; Gianluca, J.*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 1060, p.169029_1 - 169029_14, 2024/03

We have developed a photon detection system for muonic X-ray spectroscopy. The detector system consists of high-purity germanium detectors with BGO Compton suppressors. The signals from the detectors are readout with a digital acquisition system. The absolute energy accuracy, energy and timing resolutions, photo-peak efficiency, the performance of the Compton suppressor, and high count rate durability are studied with standard $$gamma$$-ray sources and in-beam experiment using $$^{27}$$Al($$p,gamma$$)$$^{28}$$Si resonance reaction. The detection system was demonstrated at Paul Scherrer Institute. A calibration method for a photon detector at a muon facility using muonic X-rays of $$^{197}$$Au and $$^{209}$$Bi is proposed.

論文

Weyl semimetallic state in the Rashba-Hubbard Model

久保 勝規

Journal of the Physical Society of Japan, 93(2), p.024708_1 - 024708_8, 2024/02

We investigate the Hubbard model with the Rashba spin-orbit coupling on a square lattice. The Rashba spin-orbit coupling generates two-dimensional Weyl points in the band dispersion. In a system with edges along [11] direction, zero-energy edge states appear, while no edge state exists for a system with edges along an axis direction. The zero-energy edge states with a certain momentum along the edges are predominantly in the up-spin state on the right edge, while they are predominantly in the down-spin state on the left edge. Thus, the zero-energy edge states are helical. By using a variational Monte Carlo method for finite Coulomb interaction cases, we find that the Weyl points can move toward the Fermi level by the correlation effects. We also investigate the magnetism of the model by the Hartree-Fock approximation and discuss weak magnetic order in the weak-coupling region.

論文

Quantitative measurement of figure of merit for transverse thermoelectric conversion in Fe/Pt metallic multilayers

山崎 匠*; 平井 孝昌*; 八木 貴志*; 山下 雄一郎*; 内田 健一*; 関 剛斎*; 高梨 弘毅

Physical Review Applied (Internet), 21(2), p.024039_1 - 024039_11, 2024/02

This study presents a measurement method for determining the figure of merit for transverse thermoelectric conversion in thin-film forms. Leveraging the proposed methodology, we comprehensively investigate the transverse thermoelectric coefficient, in-plane electrical conductivity, and out-of-plane thermal conductivity in epitaxial and polycrystalline Fe/Pt metallic multilayers.

論文

Production and synthesis of a novel $$^{191}$$Pt-labeled platinum complex and evaluation of its biodistribution in healthy mice

面川 真里奈*; 木村 寛之*; 初川 雄一*; 河嶋 秀和*; 塚田 和明; 屋木 祐介*; 内藤 行基*; 安井 裕之*

Bioorganic & Medicinal Chemistry, 97, p.117557_1 - 117557_6, 2024/01

$$^{191}$$Pt was produced via the (n,2n) reaction induced by accelerator neutrons. [$$^{191}$$Pt]FGC-Pt was obtained through the accelerator neutron irradiation of FGC-Pt and K$$_{2}$$PtCl$$_{4}$$. Highly purified [$$^{191}$$Pt]FGC-Pt was obtained using the latter method, which suggests that the synthetic method using a $$^{191}$$Pt-labeled platinum reagent is suitable for the radioactivation of platinum complexes. We also investigated whether a significant correlation existed between the biodistribution of FGC-Pt and [$$^{191}$$Pt]FGC-Pt in healthy mice 24 h after tail vein administration. These results suggest that $$^{191}$$Pt-labeled compounds, synthesized using radioactive platinum reagents, can be used to confirm the biodistribution of platinum compounds. Our study on the biodistribution of [$$^{191}$$Pt]FGC-Pt is expected to contribute to the development of novel platinum-based drugs in the future.

論文

Comparison of nuclear medicine therapeutics targeting PSMA among alpha-emitting nuclides

兼田 加珠子*; 白神 宜史*; 角永 悠一郎*; 渡部 直史*; 大江 一弘*; Yin, X.*; 羽場 宏光*; 白崎 謙次*; 菊永 英寿*; 塚田 和明; et al.

International Journal of Molecular Sciences (Internet), 25(2), p.933_1 - 933_14, 2024/01

Currently, targeted alpha therapy (TAT) is a new therapy involving the administration of a therapeutic drug that combines a substance of $$alpha$$-emitting nuclides that kill cancer cells and a drug that selectively accumulates in cancer cells. We labeled the compounds targeting prostate specific membrane antigen (PSMA) with $$^{211}$$At and $$^{225}$$Ac. PSMA is a molecule that has attracted attention as a theranostic target for prostate cancer, and several targeted radioligands have already shown therapeutic effects in patients. The results showed that $$^{211}$$At, which has a much shorter half-life, is no less cytotoxic than $$^{225}$$Ac. In $$^{211}$$At labeling, our group has also developed an original method (Shirakami Reaction). We have succeeded in obtaining a highly purified labeled product in a short timeframe using this method.

論文

Unique band structure of pressure induced semiconducting state in SmS characterized by $$^{33}$$S-nuclear magnetic resonance measurements

吉田 章吾*; 芳賀 芳範; 藤井 拓斗*; 中井 祐介*; 水戸 毅*; 他8名*

Journal of the Physical Society of Japan, 93(1), p.013702_1 - 013702_5, 2024/01

In Kondo insulators, a small energy gap evolves only at low temperatures. In this study, $$^{33}$$S-nuclear magnetic resonance measurements under high pressures are performed to clarify the electronic structure of SmS. The spin-lattice relaxation time, consisting of multiple components, was analyzed based on a periodic Anderson model with Bayesian inference, leading to a peculiar small gap state arising from strong hybridization.

論文

イオン液体の特性を利用した金属イオンの高性能溶媒抽出分離系の開発

岡村 浩之

日本イオン交換学会誌, 35(1), p.1 - 8, 2024/01

イオン液体は従来の分子性液体とは大きく異なる特殊な性質を有することから、新たな機能性媒体としてさまざまな分野で注目されている。溶媒抽出における抽出媒体としてイオン液体を用いた場合は、"液状イオン交換体"としても働くため、従来の有機溶媒系よりも優れた抽出分離能を示すことが期待される。著者は、このようなイオン液体の特性に着目し、高性能溶媒抽出系の開発を目指して、イオン液体を抽出媒体とした金属イオンの抽出分離に関する研究を行ってきた。本稿では、金属イオン抽出におけるイオン液体の溶媒特性評価、イオン液体系での協同効果による希土類金属の分離、大環状抽出剤の開発とイオン液体に抽出された金属錯体の構造解析について紹介する。

論文

Observation of collective modes of excitations in $$^{59}$$Co, $$^{59}$$Ni, and $$^{61}$$Co and the influence of the $$g_{9/2}$$ orbital

Ajayi, S.*; Tripathi, V.*; Rubino, E.*; Bhattacharya, S.*; Baby, L. T.*; Lubna, R. S.*; Benetti, C.*; Wibisono, C.*; Wheeler, M. B.*; Tabor, S. L.*; et al.

Physical Review C, 109(1), p.014305_1 - 014305_21, 2024/01

フロリダ州立大学のタンデム加速器にて$$^{59}$$Co, $$^{59}$$Niと$$^{61}$$Coの励起状態を生成し、そこからの脱励起ガンマ線からエネルギー準位を得た。$$^{59}$$Coについては$$31/2^{(+)}$$までの、$$^{59}$$Niについては$$(41/2^+)$$までの高スピン状態が得られた。これらの結果を$$pf$$殻から$$g_{9/2}$$-$$d_{5/2}$$軌道に1個までの励起を許す大規模殻模型計算と比較した結果、スピンがかなり大きなもの以外のイラスト状態の励起エネルギーをよく再現した。再現できなかった高スピン状態は、多粒子多空孔励起が主であると考えられる。また、殻模型計算からは、これらの高スピン状態のいくつかは$$M1$$遷移強度が強い$$M1$$バンドと考えられる。

論文

Photoneutron emission cross sections for $$^{13}$$C

宇都宮 弘章*; Goriely, S.*; 木村 真明*; 清水 則孝*; 宇都野 穣; Tveten, G. M.*; Renstr${o}$m, T.*; 有泉 高志*; 宮本 修治*

Physical Review C, 109(1), p.014617_1 - 014617_7, 2024/01

ニュースバルのレーザー逆コンプトン散乱光を使って、$$^{13}$$Cの光中性子放出断面積を測定した。これまで実験的な不定性が大きかった、巨大共鳴の裾にあたるエネルギー領域にピーク構造があることを確認した。その結果を大規模殻模型計算、反対称化分子動力学計算と比較し、このピーク構造を含む、光核反応断面積をよく再現することがわかった。

論文

Systematic shell-model study of $$^{99-129}$$Cd isotopes and isomers in neutron-rich $$^{127-131}$$In isotopes

Patel, D.*; Srivastava, P. C.*; 清水 則孝*; 宇都野 穣

Physical Review C, 109(1), p.014310_1 - 014310_16, 2024/01

大規模殻模型計算を使って、$$^{99-129}$$Cdの奇核のエネルギー準位と$$^{127-131}$$Inで知られている核異性体を計算した。知られている準位構造をよく再現した。さらに、Cd同位体において系統的に測定されている、$$11/2^-_1$$状態の電気的四重極モーメントに着目し、その中性子数に対する変化を調べた。これまでは、対相関が強い極限でよいとされる、セニョリティ描像によってこれらの四重極モーメントの値の変化が理解されてきた。大規模殻模型計算の結果、セニョリティ量子数はよくなく、変形が発達していることがわかった。四重極モーメントの変化は変形した原子核の回転軸方向を特徴づける$$K$$量子数の変化によって理解されるという新しい描像を提示した。

論文

Search for the 6$$alpha$$ condensed state in $$^{24}$$Mg using the $$^{12}$$C+$$^{12}$$C scattering

Fujikawa, Y.*; Kawabata, T.*; Adachi, S.*; 廣瀬 健太郎; 牧井 宏之; 西尾 勝久; Orlandi, R.; 洲嵜 ふみ; 他13名*

Physics Letters B, 848, p.133834_1 - 133834_6, 2024/01

We searched for the 6$$alpha$$-condensed state in $$^{24}$$Mg by measuring the $$^{12}$$C+$$^{12}$$C scattering with the SAKRA Si detector array. By using the invariant-mass method for the detected 3$$alpha$$ particles, the inclusive cross sections for the $$^{12}$$C+$$^{12}$$C $$rightarrow$$ $$^{12}$$C(0$$^{+}_{2}$$) + X and $$^{12}$$C(3$$^{-}_{1}$$) + X reactions were determined. In both the inclusive $$^{12}$$C(0$$^{+}_{2}$$) + X channel and the exclusive $$^{12}$$C(0$$^{+}_{2}$$) + $$^{12}$$C(0$$^{+}_{1}$$) channel, the cross section peaked at E$$_{cm}$$ = 19.4 MeV, which correspond to the excitation energy of E$$_{x}$$ = 33.3 MeV in $$^{24}$$Mg. This 19.4-MeV state is a candidate for the 6$$alpha$$-condensed state

論文

Development of a non-destructive depth-selective quantification method for sub-percent carbon contents in steel using negative muon lifetime analysis

二宮 和彦*; 久保 謙哉*; 稲垣 誠*; 吉田 剛*; Chiu, I.-H.; 工藤 拓人*; 浅利 駿介*; 千徳 佐和子*; 竹下 聡史*; 下村 浩一郎*; et al.

Scientific Reports (Internet), 14, p.1797_1 - 1797_8, 2024/01

鋼の特性を決める上で重要な鋼中のC量は、鋼の生産技術に大きく左右される。このため、ミュオンを使って鋼のC含有量を非破壊で測定する新しい方法を提案する。この方法は、生産中の鋼の品質管理だけでなく、貴重な鋼製考古学的遺物の分析にも使えるかもしれない。負の電荷を持つミュオンは原子系を形成し、最終的には核に吸収されるか電子に崩壊する。ミュオンの寿命は、Fe原子かC原子に捕らわれるかによってかなり違い、ミュオン停止位置での元素含有量をミュオン寿命測定で特定できる。C/Feのミュオン捕獲確率とCの元素含有量の関係は直線的で、ミュオン寿命測定で鋼のC含有量を定量的に決められる。さらに、ミュオンの入射エネルギーを調整して、0.5mm厚の3種類の鋼板からなる積層サンプルの各層でミュオンを停止させ、0.20-1.03wt%の範囲でC含有量を深さ選択的に、サンプルを壊さずに決定することに成功した。

論文

$$beta$$, $$gamma$$, X線同時解析による迅速多核種分析技術

大島 真澄*; 後藤 淳*; 早川 岳人*; 浅井 雅人; 金 政浩*; 篠原 宏文*

Isotope News, (790), p.19 - 23, 2023/12

放射性廃棄物や燃料デブリなど多くの放射性核種が様々な濃度で含まれる試料を分析する場合、一般的なスペクトル解析では限界があり、個々の核種を化学分離したのち定量する必要がある。特に液体シンチレーションカウンタ(LSC)を用いた分析では化学分離は必須である。本著では、筆者らが開発したスペクトル全体をフィットして定量するスペクトル定量法(SDM法)について解説し、LSCで測定した$$beta$$線及びX線スペクトルとゲルマニウム半導体検出器で測定した$$gamma$$線スペクトルをSDM法を用いて統合解析することで、40核種が2桁の強度比で混入した試料中の放射能を定量できることを示し、化学分離を簡素化した新しい放射性核種定量法として有効であることを示した。

論文

Understanding muon diffusion in perovskite oxides below room temperature based on harmonic transition state theory

伊藤 孝; 髭本 亘; 下村 浩一郎*

Physical Review B, 108(22), p.224301_1 - 224301_11, 2023/12

In positive muon spin rotation and relaxation ($$mu^+$$SR) spectroscopy, positive muons ($$mu^+$$) implanted into solid oxides are conventionally treated as immobile spin-probes at interstitial sites below room temperature. This is because each $$mu^+$$ is thought to be tightly bound to an oxygen atom in the host lattice to form a muonic analogue of the hydroxy group. On the basis of this concept, anomalies in $$mu^+$$SR spectra observed in oxides have been attributed in most cases to the intrinsic properties of host materials. On the other hand, global $$mu^+$$ diffusion with an activation energy of $$sim$$0.1~eV has been reported in some chemically-substituted perovskite oxides at cryogenic temperatures, although the reason for the small activation energy despite the formation of the strong O$$mu$$ bond has not yet been quantitatively understood. In this study, we investigated interstitial $$mu^+$$ diffusion in the perovskite oxide lattice using KTaO$$_3$$ cubic perovskite as a model system. We used the $$mu^+$$SR method and density functional theory calculations along with the harmonic transition state theory to study this phenomenon both experimentally and theoretically. Experimental activation energies for global $$mu^+$$ diffusion obtained below room temperature were less than a quarter of the calculated classical potential barrier height for a bottleneck $$mu^+$$ transfer path. The reduction in the effective barrier height could be explained by the harmonic transition state theory with a zero-point energy correction; a significant difference in zero-point energies for $$mu^+$$ at the positions in the O$$mu$$ bonding equilibrium state and a bond-breaking transition state was the primary cause of the reduction. This suggests that the assumption of immobile $$mu^+$$ in solid oxides is not always satisfied since such a significant decrease in diffusion barrier height can also occur in other oxides.

論文

Dirac Kondo effect under magnetic catalysis

服部 恒一*; 末永 大輝*; 鈴木 渓; 安井 繁宏*

Physical Review B, 108(24), p.245110_1 - 245110_11, 2023/12

通常の近藤効果は、伝導電子と交換相互作用を行う不純物を含んだ金属中で起こり、伝導電子のフェルミ面の存在が重要となるが、フェルミ面を持たない系における類似した現象の解明は近藤効果の基礎的理解のために重要である。さらに、通常の近藤効果は磁場中で抑制されるが、とある条件の下では磁場によって増幅することも起こりえる。本論文では、フェルミ面を持たない系において強磁場の存在に起因する近藤効果を記述するための模型を構築・提案する。この模型では、物質中を伝導するディラック粒子と物質内部で局在する不純物から成る粒子対である「近藤凝縮」を平均場として仮定することで、それを秩序変数とする相図を決定することができる。一方で、ディラック粒子・反粒子の粒子対として定義される「カイラル凝縮」は、クォーク系においては古くから知られた基底状態であるが、相互作用するディラック電子系においても類似した基底状態の存在が期待されている。さらに、ディラック粒子・反粒子間に極小の引力相互作用さえあれば、磁場の大きさに伴ってカイラル凝縮が(一般的には)増幅する現象が知られており、magnetic catalysis(磁気触媒機構)と呼ばれている。このため、本研究ではカイラル凝縮と近藤凝縮との磁場中での競合効果に注目し、この競合効果によって磁場をパラメータとする相図上に量子臨界点が現れることを予言した。さらに、磁場だけでなく有限温度の相図の予言も行った。フェルミ面に起因する通常の近藤効果とは異なり、強磁場のみによって誘起される近藤系はモンテカルロ法における負符号問題を持たないため、モンテカルロシミュレーションによって将来的に高精度の検証がなされることが期待される。

論文

Longitudinal spin fluctuations driving field-reinforced superconductivity in UTe$$_2$$

徳永 陽; 酒井 宏典; 神戸 振作; Opletal, P.; 常盤 欣文; 芳賀 芳範; 北川 俊作*; 石田 憲二*; 青木 大*; Knebel, G.*; et al.

Physical Review Letters, 131(22), p.226503_1 - 226503_7, 2023/12

Our measurements of $$^{125}$$Te NMR relaxations reveal an enhancement of electronic spin fluctuations above $$mu_0H^*sim15$$~T, leading to their divergence in the vicinity of the metamagnetic transition at $$mu_0H_mapprox35$$~T, below which field-reinforced superconductivity appears when a magnetic field ($$H$$) is applied along the crystallographic $$b$$ axis. The NMR data evidence that these fluctuations are dominantly longitudinal, providing a key to understanding the peculiar superconducting phase diagram in $$H|b$$, where such fluctuations enhance the pairing interactions.

論文

Electromagnetic moments of the antimony isotopes $$^{112-133}$$Sb

Lechner, S.*; 宮城 宇志*; Xu, Z. Y.*; Bissell, M. L.*; Blaum, K.*; Cheal, B.*; Devlin, C. S.*; Garcia Ruiz, R. F.*; Ginges, J. S. M.*; Heylen, H.*; et al.

Physics Letters B, 847, p.138278_1 - 138278_9, 2023/12

不安定核を含むアンチモン同位体$$^{112-133}$$Sbの磁気モーメントと電気的四重極モーメントをレーザー分光を用いて測定した。現象論的な相互作用と有効演算子を用いた殻模型計算によって測定値をよく再現することができた。第一原理に基づいたVS-IMSRG法による殻模型計算では、磁気モーメントは現象論的な有効演算子を用いればよく実験値を再現するものの、電気的四重極モーメントについては有効電荷を用いても現象論的な相互作用を用いた計算ほどには実験値を再現することができなかった。

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