ミュー粒子を用いた新規アプローチによるパラ固体水素のトンネル拡散速度の決定

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26620010
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 篠原 厚 大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (60183050)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 二宮 和彦 大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (90512905)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: ミュオン / エキゾチック原子 / ミュオニウム / 散乱断面積 / 拡散過程 / 固体水素

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、物質中での正電荷ミュオン（ミュー粒子）の詳細な振る舞いを明らかにするために、固体水素と希薄気体の二つの実験系を想定し、必要な実験システムの整備を行ってきた。
H27年度は、非常に単純な系であり、最初の実験を行うには適した条件であると考えられる、希薄気体に対する実験システムの整備を特に進めた。今回整備した実験システムは、ミュオンと希薄気体が相互作用するガスセルと、ミュオンビームを絞るコリメーターシステム、ミュオンの検出系よりなっている。実際に実験を行う条件、すなわち0.1-3Paの圧力条件においてガス導入試験を行い、実験システムがマシンタイムで想定している条件下で問題なく動作することを確認した。またベータ線源を用いて、ビームを模擬した検出系の細かな調整を実施した。また、モンテカルロ計算（PHITSコード）を用いた、各種実験条件におけるシミュレーション実験についても実施し、コリメーターや検出器の配置についても最適化を行った。
今年度は前期および後期でそれぞれJ-PARCミュオン実験施設における実験実施の予定があった。しかしながら両方の予定において加速器実験施設がトラブルのため、ミュオンの照射実験の実施ができなかった。ただし短時間のテスト実験については実施することができ、統計的に十分な成果を得ることはできなかったが、本計画で整備した実験システムの妥当性を示すことができた。
これら実験の成果は、適宜学会発表および査読付き学術論文で発表した。

Research Products

• [Journal Article] Chemical Environmental Effects on Muon Transfer Process in Low Pressure Mixture Gases; H2 + CO and H2 + CO2 (2016)
  • Author(s): G. Yoshida, K. Ninomiya, M. Inagaki, W. Higemoto, N. Kawamura, K. Shimomura, Y. Miyake, T. Miura, K. M. Kubo, A. Shinohara
  • Journal Title: Radioisotopes Volume: 65 Pages: 113-118
  • DOI: 10.3769/radioisotopes.65.113
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Muonic Atom Formation by Muon Transfer Process in C6H6 or C6H12 and CCl4 Mixtures (2015)
  • Author(s): M. Inagaki, K. Ninomiya, K. Fujihara, G. Yoshida, Y. Kasamatsu, M. K. Kubo, W. higemoto, N. Kawamura, T. NAgatomo, Y. Miyake, T. Miura, A. Shinohara
  • Journal Title: JPS Conf. Proc. Volume: 8 Pages: 033004
  • DOI: 10.7566/JPSCP.8.033004
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Elemental Analysis of Bronze Artifacts by Muonic X-ray Spectroscopy (2015)
  • Author(s): K. Ninomiya, M. K. Kubo, P. Strasser, T. Nagatomo, Y. Kobayashi, K. Ishida, W. Higemoto, N. Kawamura, K. Shimomura, Y. Miyake, T. Suzuki, A. Shinohara, T. Saito
  • Journal Title: JPS Conf. Proc. Volume: 8 Pages: 033005
  • DOI: 10.7566/JPSCP.8.033005
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Nondestructive Elemental Depth-Profiling Analysis by Muonic X-ray Measurement (2015)
  • Author(s): K. Ninomiya, M. K. Kubo, T. Nagatomo, W. Higemoto, T. U. Ito, N. Kawamura, P. Strasser, K. Shimomura, Y. Miyake, T. Suzuki, Y. Kobayashi, S. Sakamoto, A. Shinohara, T. Saito
  • Journal Title: Analytical Chemistry Volume: 87 Pages: 4597-4600
  • DOI: 10.1021/acs.analchem.5b01169
  • Peer Reviewed
• [Presentation] C,O原子に対するミュオン捕獲過程の化学構造による変化 (2016)
  • Author(s): 吉田 剛, 二宮 和彦, 稲垣 誠, 篠原 厚, 髭本 亘, 河村 成肇, 下村 浩一郎, 三宅 康博, 三浦 太一, 久保謙哉
  • Organizer: 日本化学会 第96春季年会
  • Place of Presentation: 京田辺
  • Year and Date: 2016-03-24 – 2016-03-27
• [Presentation] ベンゼンおよびシクロヘキサン分子におけるミュオン原子形成過程 (2016)
  • Author(s): 稲垣 誠・二宮 和彦・藤原 一哉・吉田 剛・笠松 良崇・久保 謙哉・髭本 亘・河村 成肇・長友 傑・三宅 康博・三浦 太一・篠原 厚
  • Organizer: 日本化学会 第96春季年会
  • Place of Presentation: 京田辺
  • Year and Date: 2016-03-24 – 2016-03-27
• [Presentation] 低圧気体試料に対するミュオン転移現象の研究 (2016)
  • Author(s): 二宮和彦、稲垣誠、吉田剛、髭本亘、伊藤孝、ストラッサー・パトリック、河村成肇、下村浩一郎、三宅康博、三浦太一、久保謙哉、篠原厚
  • Organizer: 2015年度量子ビームサイエンスフェスタ
  • Place of Presentation: つくば
  • Year and Date: 2016-03-15 – 2016-03-16
• [Presentation] Study for muonic atom formation processes using low pressure gaseous samples (2016)
  • Author(s): K. Ninomiya, M. Inagaki, G. Yoshida, A. Shinohara, M. K. Kubo, W. Higemoto, T. U. Ito, N. Kawamura, P. Strasser, K. Shimomura. Y. Miyake and T. Miura
  • Organizer: International USMM &CMSI Workshop
  • Place of Presentation: Tokyo
  • Year and Date: 2016-01-05 – 2016-01-09
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Negative muon capture processes for low pressure gaseous molecules (2015)
  • Author(s): Kazuhiko Ninomiya
  • Organizer: 2015 International Chemical Congress of the Pacific Basin Societies (PacifiChem 2015)
  • Place of Presentation: Honolulu, Hawaii, USA
  • Year and Date: 2015-12-15 – 2015-12-20
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] ミュオン散乱の全断面積測定に向けた装置開発 (2015)
  • Author(s): 稲垣 誠, 吉田 剛, 二宮 和彦, 篠原 厚
  • Organizer: 原子衝突学会第40回年会
  • Place of Presentation: 八王子
  • Year and Date: 2015-09-28 – 2015-09-30
• [Presentation] Muonic atom formation processes for carbon containing molecules (2015)
  • Author(s): Go Yoshida, Kazuhiko Ninomiya, Makoto Inagaki, Wataru Higemoto, Takashi U. Ito, Naritoshi Kawamura, Kohichiro Shimomura, Yasuhiro Miyake, Taichi Miura, Kenya M. Kubo and Atsushi Shinohara
  • Organizer: the XXIX International Conference on Photonic, Electronic, and Atomic Collisions (ICPEAC 2015)
  • Place of Presentation: Toledo Spain
  • Year and Date: 2015-07-22 – 2015-07-28
  • Int'l Joint Research