| Project/Area Number |
23K23375
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| Project/Area Number (Other) |
22H02107 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 34020:Analytical chemistry-related
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| Research Institution | Hiroshima University (2024)
Osaka University (2022-2023) |
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Principal Investigator |
二宮 和彦 広島大学, 自然科学研究支援開発センター, 教授 (90512905)
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| Project Period (FY) |
2024-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥12,480,000 (Direct Cost: ¥9,600,000、Indirect Cost: ¥2,880,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2024: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
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| Keywords | 負ミュオン / 同位体分析 / 非破壊分析 / ガンマ線 / 核反応 / ミュオン原子 |
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| Outline of Research at the Start |
同じ元素であるが、質量（重さ）の異なるものを同位体という。同位体間では、化学的な性質は基本的に同じであるが、環境によりわずかに同位体比に変化が生じることが知られている。これにより年代測定や、元素の由来、化学的な履歴についての情報を得ることができる。同位体分析は、これまで試料を破壊することによってのみ達成されてきた。本申請課題では、これを非破壊で成し遂げる、素粒子ミュオンを用いた新たな方法を開発する。本研究の成功により、これまで同位体分析をしたくてもできなかった、貴重な文化財などへの分析が可能になると期待され、素粒子と文化財という文系理系の垣根を超えた分野融合研究が可能となる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度はこれまで取得した研究データ、2023年度J-PARCのミュオン実験施設において、J-PARCの共同利用の実験課題番号、2023A0090および2023B0285として実施した実験結果の解析を進め、国際学会での発表を含めた研究取りまとめを進めた。また、スイスのポールシェラー研究所において2022年度にMIXEグループの研究課題として実施した実験についても、論文化のとりまとめを行った。
J-PARCの実験においては、質量数204, 206, 207, 208の同位体の分析を行い、また天然同位体比を持つ試料についてもミュオン実験を行い、それぞれの標的からのガンマ線強度を精密に測定した。PSIでの実験も同様に、各同位体によるガンマ線の計測結果が得られており、さらに鉱物を中心として天然同位体比を持つ試料の分析についても行った。これら天然同位体比の試料の分析については、ミュオン分析による同位体比と、破壊分析により得られた精度の高い同位体比との比較を行い、互いに整合することを確認した。このことから、本研究で目的としていたミュオンの照射に伴い放出されるガンマ線を用いることで、非破壊の同位体分析が可能なことを実証した。
ミュオン実験として必要なデータはすべて取得しており、シミュレーション実験による系統誤差の評価や、解析法の改善を進めているところである。これらの研究成果については、随時学術論文誌での公表や、国内、国際学会等で発表を進めている。
全体として、研究全体は順調に進展している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
これまでの研究は極めて順調に進展している。すでにスイスのポールシェラー研究所における実験（2022年度）と、国内のJ-PARCにおける実験（2023年度）をそれぞれ２回実施した。これらの施設はそれぞれ時間構造の異なる連続、パルスミュオンビームを利用した実験が可能であり、互いに相補的なデータを取得できた。また標準試料となる単一同位体試料と、実証実験のための天然試料の両方について測定を行った。また、これらの標準データとして、質量分析による鉛同位体分析についても実施した。
本研究の当初計画として考えていた測定は終了しており、現在は研究のとりまとめを進めているところである。今年度は論文化を進めるとともに、国際学会での発表等、成果が得られた。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究が目的とする内容については、ミュオン実験として実施できる部分については達成された。現在はシミュレーション実験などを通して、より詳細な議論、系統誤差等の低減、解析法の体系化を進めており、今後引き続きこれらのまとめの研究を推進し、論文等の研究成果の公表を進めていく。
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