低圧気体を用いたミュオン転移過程における分子構造の影響の検証

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26800213
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 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 / ミュオン原子 / ミュオン捕獲過程 / ミュオン特性X線 / ミュオン転移過程 / ミュオン初期状態 / エキゾチック原子

Outline of Annual Research Achievements

水素と1 %程度のベンゼン（C6H6）、シクロヘキサン（C6H12）、一酸化炭素（CO）、二酸化炭素（CO2）の４種類の気体を混合した気体試料について、ミュオンを照射したときに得られた特性X線スペクトルを詳細に解析した。これらの実験データは低圧の、ミュオン原子が形成後に孤立系とみなせる理想的な条件でのものであり、ミュオンの転移過程について先行研究に比べて高い精度の実験データを得ることができる。本研究における具体的な成果として、COとCO2のミュオン転移現象の詳細な比較を挙げることができる。ミュオン原子が直接捕獲される過程においては、この化合物間でミュオンの捕獲率に30%もの違いが見られていたが、本研究で扱うミュオン転移過程によるミュオン原子形成過程においては、化学的な影響ほとんど見られず、転移現象が化学構造の影響を受けていないことがわかった。これは転移現象ではミュオンが相互作用する電子が内殻に存在することを意味している。
また、本研究ではこれまで得られたミュオン原子形成過程の研究成果を基として、応用研究としてミュオン特性X線による元素分析手法の開発にも取り組み、成果をあげることができた。
なお今年度は前期および後期で4回、計8日のマシンタイムの実施の予定があったが、実験を実施予定であった茨城県東海村J-PARC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。このため交付申請書に述べていたような、COS, C4H4O, C4H8Oといった分子に対するミュオン転移現象の研究は、十分な準備状況にあったものの実施することができなかった。
H27年度の成果は、10件の学会発表（うち5件は国際シンポジウム、またそのうち1件は国際シンポジウムでの招待講演、国内学会のうち1件は依頼講演）と、6件の査読付き論文誌論文誌での発表（5件発行済、1件はin. Press.）として公表した。

Research Products

• [Journal Article] Negative muon induced elemental analysis by muonic X-ray and prompt gamma-ray measurements (2016)
  • Author(s): K. Ninomiya, M. Inagaki, M. K. Kubo, T. Nagatomo, W. Higemoto, N. Kawamura, P. Strasser, K. Shimomura, Y. Miyake, S. Sakamoto, A. Shinohara, T. Saito
  • Journal Title: Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry Volume: - Pages: -
  • DOI: 10.1007/s10967-016-4772-y
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [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 / Acknowledgement Compliant
• [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 Conference Proceedings Volume: 8 Pages: 033004
  • DOI: 10.7566/JPSCP.8.033004
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Development of an Elemental Analysis System using Negative Muon Beam (2015)
  • Author(s): T. Osawa, K. Ninomiya, G. Yoshida, M. Inagaki, M. K. Kubo, N. Kawamura, Y. Miyake
  • Journal Title: JPS Conference Proceedings Volume: 8 Pages: 025003
  • DOI: 10.7566/JPSCP.8.025003
  • 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 Conference Proceedings Volume: 8 Pages: 033005
  • DOI: 10.7566/JPSCP.8.033005
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [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 / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 負ミューオンを用いた非破壊元素分析 (2016)
  • Author(s): 二宮和彦
  • Organizer: 日本原子力学会「2016年春の年会」
  • Place of Presentation: 東北大学（仙台）
  • Year and Date: 2016-03-26 – 2016-03-28
• [Presentation] 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 (2016)
  • Author(s): 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
  • Organizer: 日本化学会 第96春季年会
  • Place of Presentation: 同志社大学（京田辺）
  • Year and Date: 2016-03-24 – 2016-03-27
• [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: 同志社大学（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: エポカルつくば（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: the University of Tokyo, 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] Non-destructive and three-dimensional bulk analysis using high energy muonic X-rays for archeological artifacts (2015)
  • Author(s): Kazuhiko Ninomiya; M. Kenya Kubo; Takashi Nagatomo; Wataru Higemoto; Naritoshi Kawamura; Patrick Strasser; Koichiro Shimomura; Yasuhiro Miyake; Shinichi Sakamoto; Atsushi Shinohara; Tsutomu Saito
  • 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
• [Presentation] 稲垣誠，二宮和彦，吉田剛，佐藤朗，川島祥孝，松本侑樹，河野靖典，中沢遊，高久圭二，下村浩一郎，髭本亘，篠原厚 (2015)
  • Author(s): RCNP-MuSICミュオン源を用いたミュオン特性X線測定
  • Organizer: 2015日本放射化学会年会・第59回 放射化学討論会
  • Place of Presentation: 東北大学（仙台）
  • Year and Date: 2015-09-25 – 2015-09-27
• [Presentation] Negative muon induced elemental analysis by muonic X-ray and prompt gamma-ray measurements (2015)
  • Author(s): K. Ninomiya, M. Inagaki, M. K. Kubo, T. Nagatomo, W. Higemoto, N. Kawamura, P. Strasser, K. Shimomura, Y. Miyake, S. Sakamoto, A. Shinohara, T. Saito
  • Organizer: 14th International Conference on Modern Trends in Activation Analysis
  • Place of Presentation: Delft, The Netherlands
  • Year and Date: 2015-08-23 – 2015-08-28
  • Int'l Joint Research
• [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