高偏極熱外中性子ビームを用いた複合核共鳴の全角運動量測定手法の確立

2023 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21K04950
• Research Institution: Japan Atomic Energy Agency
• Principal Investigator: 遠藤 駿典 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 原子力基礎工学研究センター, 研究職 (10851850)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 奥平 琢也 名古屋大学, 理学研究科, 助教 (40826129)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: ガンマ線円偏光 / 中性子捕獲反応 / 核データ / 偏極中性子 / スピン

Outline of Annual Research Achievements

中性子捕獲反応で生じるガンマ線の円偏光度の測定のために、磁気コンプトン散乱を利用した、透過型のガンマ線ポラリメータを開発した。ポラリメータの性能評価として、分子科学研究所極端紫外光研究施設(UVSOR)BL1Uにおいて円偏光ガンマ線ビームを使用し、磁気ヒステリシスと偏極分解能の測定を行った。偏極分解能1.92%という結果が得られ、想定されていた性能が出ていることが確認された。UVSOR BL1Uにて逆コンプトン散乱における、円偏光ガンマ線の円偏光度の空間分布の測定を行い、理論と整合する結果が得られた。本研究の目的である、中性子捕獲反応で生じるガンマ線の円偏光度を測定するため、J-PARCの物質科学研究施設MLFのBL04 ANNRIにポラリメータを導入し、硫黄の偏極中性子捕獲反応で生じるガンマ線の円偏光度の測定を行った。硫黄から放出されるいくつかガンマ線で有意な円偏光が確認され、MLF ANNRIで中性子捕獲反応で生じるガンマ線の円偏光度の測定が可能であることが実証された。基礎物理において重要なLa-139原子核の中性子捕獲反応における円偏光度の測定の前に、基礎データとなる中性子捕獲断面積及び全断面積の測定を行い、共鳴パラメータの評価を行った。このデータをもとに、La-139の偏極熱中性子捕獲反応におけるガンマ線の円偏光度の測定を行い、終状態のスピンに依存する、円偏光度の値を得ることに成功し、終状態のスピンに一部制限をかけることができた。
また円偏光測定装置の開発、実証と並行して偏極中性子を生成するためのHeスピンフィルタの開発にも取り組んだ。高偏極率を実現するセルの作成を行うとともに、ANNRIにおいて長時間の偏極保持を可能とするため、磁気シールドを含むコイルの導入を行い、実際の測定において、偏極緩和時間130時間程度を達成した。

Research Products

• [Journal Article] Measurement of the spatial polarization distribution of circularly polarized gamma rays produced by inverse Compton scattering (2023)
  • Author(s): Taira Yoshitaka、Endo Shunsuke、Kawamura Shiori、Nambu Taro、Okuizumi Mao、Shizuma Toshiyuki、Omer Mohamed、Zen Heishun、Okano Yasuaki、Kitaguchi Masaaki
  • Journal Title: Physical Review A Volume: 107 Pages: 063503
  • DOI: 10.1103/PhysRevA.107.063503
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Measurements of neutron total and capture cross sections of $$^{139}$$La and evaluation of resonance parameters (2023)
  • Author(s): Endo Shunsuke、Kawamura Shiori、Okudaira Takuya、Yoshikawa Hiromoto、Rovira Gerard、Kimura Atsushi、Nakamura Shoji、Iwamoto Osamu、Iwamoto Nobuyuki
  • Journal Title: The European Physical Journal A Volume: 59 Pages: 288
  • DOI: 10.1140/epja/s10050-023-01203-4
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] J-PARC ANNRIビームラインにおける偏極熱外中性子利用 (2023)
  • Author(s): 遠藤駿典, 奥平琢也
  • Journal Title: 日本中性子科学会誌 波紋 Volume: 33 Pages: 68-72
• [Presentation] J-PARC MLF BL04 ANNRI における偏極中性子利用について (2023)
  • Author(s): 奥泉舞桜, 奥平琢也, 猪野隆, 遠藤駿典, 奥隆之, 加倉井和久, 河村しほり, 北口雅暁,木村敦, Clayton Auton, 後藤優, 小林龍珠, 高田秀佐, 高橋慎吾, 清水裕彦
  • Organizer: 日本中性子科学会第23回年会
• [Presentation] Circular polarization measurement of γ-rays emitted from 32S(n,γ)33S reaction with polarized neutrons (2023)
  • Author(s): S. Endo, H. Fujioka, I. Ide, M. Iinuma, N. Iwamoto, O. Iwamoto, K. Kameda, S. Kawamura, A. Kimura, M. Kitaguchi, R. Kobayashi, S. Nakamura, T. Oku, T. Okudaira, G. Rovira, T. Shima, H. M. Shimizu, S. Takada, S. Takahashi, H. Yoshikawa, T. Yoshioka
  • Organizer: 17th International Symposium on Capture Gamma-Ray Spectroscopy and Related Topics CGS17
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Study of the Spin-Memory Effect with low-energy gamma-rays in 177Hf(n, γ)178Hf reaction measurement (2023)
  • Author(s): S. Kawamura, S. Endo, O. Iwamoto, N. Iwamoto, A. Kimura, M. Kitaguchi, S. Nakamura, T. Okudaira, G. Rovira, H.M. Shimizu, T. Shima, H. Yoshikawa
  • Organizer: 17th International Symposium on Capture Gamma-Ray Spectroscopy and Related Topics CGS17
  • Int'l Joint Research