超高精度ヘリウム同位体比分析による中性子寿命の決定と原子核・宇宙物理学への貢献

• 研究課題/領域番号: 24654058
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 角野 浩史 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (90332593)
• 連携研究者: 三島 賢二 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 特任助教 (20392136)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2013年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2012年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
• キーワード: ヘリウム / 同位体比 / 中性子 / 質量分析 / J-PARCパルス中性子源 / 同位体 / 中性子寿命 / 3H-3He法 / トリチウム

研究成果の概要

本研究では、J-PARCパルス中性子源で進められている中性子寿命測定実験で、中性子数の決定に用いている検出器内のヘリウムガスの同位体比（3He/4He比）を精確に求めることで中性子寿命の高精度決定に貢献するために、希ガス質量分析計を改良し、0.1%以下の確度・精度で3He/4He比を決定可能にすることを目指した。3He/4He比の測定値の揺らぎの要因を洗い出し、分析磁場の安定化とイオン光学の最適化を行った結果、3He/4He比の決定精度は0.08%となり、目標を達成できた。また国際原子力機関が作製した標準水試料中のトリチウム濃度を3He蓄積法により測定し、3He/4He比測定の確度を確認した。

研究成果

• [雑誌論文] Construction of a Newly Designed Small-Size Mass Spectrometer for Helium Isotope Analysis: Toward the Continuous Monitoring Of ³He/⁴He Ratios In Natural Fluids (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Bajo, H. Sumino, M. Toyoda, R. Okazaki, T. Osawa, M. Ishihara, I. Katakuse, K. Notsu, G. Igarashi, and K. Nagao
  • 雑誌名: Mass Spectrometry 巻: 1 号: 2 ページ: A0009-A0009
  • DOI: 10.5702/massspectrometry.A0009
  • NAID: 10031126346
  • ISSN: 2186-5116, 2187-137X
  • 査読あり
• [学会発表] Neutron lifetime measurement with pulsed beam at JPARC: Overview (2014)
  • 著者名/発表者名: K.Mishima, T.Yamada, N.Higashi, K.Hirota, T.Ino, Y.Iwashita, R.Katayama, M.Kitaguchi, R.Kitahara, H.Oide, H.Otono, R.Sakakibara, Y.Seki, T.Shima, H.M.Shimizu, T.Sugino, N.Sumi, H.Sumino, K.Taketani, G.Tanaka, S.Yamashita, H.Yokoyama, and T.Yoshioka
  • 学会等名: 4th Joint Meeting of the APS Division of Nuclear Physics and the Physical Society of Japan
  • 発表場所: ハワイ島（アメリカ合衆国）
  • 年月日: 2014-10-07 – 2014-10-10
• [学会発表] Neutron lifetime measurement with pulsed beam at J- PARC: TPC and DAQ (2014)
  • 著者名/発表者名: T.Yamada, N.Higashi, K.Hirota, T.Ino, Y.Iwashita, R.Katayama, M.Kitaguch, R.Kitahara, K.Mishima, H.Oide, H.Otono, R.Sakakibara, Y.Seki, T.Shima, H.M.Shimizu, T.Sugino, N.Sumi, H.Sumino, K.Taketani, G.Tanaka, S.Yamashita, H.Yokoyama, and T.Yoshioka
  • 学会等名: 4th Joint Meeting of the APS Division of Nuclear Physics and the Physical Society of Japan
  • 発表場所: ハワイ島（アメリカ合衆国）
  • 年月日: 2014-10-07 – 2014-10-10
• [学会発表] J-PARC/BL05中性子寿命測定実験：系統誤差の評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山田崇人，片山領，東直，横山晴道，角野浩史，三島賢二，山下了，榊原理紗，杉野智昭，広田克也，清水裕彦，北口雅暁，田中元気，角直幸，音野瑛俊，吉岡瑞樹，北原龍之介，岩下芳久，生出秀行，嶋達志，関義親，竹谷薫，猪野隆
  • 学会等名: 日本物理学会 2014秋期大会
  • 発表場所: 佐賀大学（佐賀県佐賀市）
  • 年月日: 2014-09-18 – 2014-09-21
• [学会発表] J-PARC/BL05中性子寿命測定実験：中性子フラックスの決定 (2014)
  • 著者名/発表者名: 三島賢二，山下了，山田崇人，片山領， 東直，横山晴道，角野浩史，榊原理紗，杉野智昭，広田克也，清水裕彦，北口雅暁，田中元気，角直幸，音野瑛俊，吉岡瑞樹， 北原龍之介，岩下芳久，生出秀行，嶋達志，関義親, 猪野隆，竹谷薫
  • 学会等名: 日本物理学会 2014秋期大会
  • 発表場所: 佐賀大学（佐賀県佐賀市）
  • 年月日: 2014-09-18 – 2014-09-21
• [学会発表] J-PARCパルス中性子ビームを用いた中性子寿命測定実験 (2013)
  • 著者名/発表者名: 三島賢二，山下了，山田崇人，生出秀行，片山領，東直，横山晴道，角野浩史，ほか16名
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学（広島県）
• [学会発表] J-PARCにおける中性子寿命測定実験:現在までのデータ取得と今後の計画 (2012)
  • 著者名/発表者名: 三島賢二，山下了，山田崇人，生出秀行，片山領，東 直，横山晴道，角野浩史，ほか14名
  • 学会等名: 日本物理学会2012年秋季大会
  • 発表場所: 京都産業大学（京都府）
• [学会発表] J-PARC中性子寿命測定実験 : TPCデータ解析の現状と今後の方針 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山田崇人，生出秀行，片山領，東 直，横山晴道，角野浩史，三島賢二，山下 了，ほか14名
  • 学会等名: 日本物理学会2012年秋季大会
  • 発表場所: 京都産業大学（京都府）
• [学会発表] J-PARCにおける中性子寿命測定実験：測定状況と解析及び結果
  • 著者名/発表者名: 山田崇人，片山領，横山晴道，角野浩史，三島賢二，山下了，音野瑛俊，田中元気，吉岡瑞樹，榊原理紗，杉野智昭，北口正暁，広田克也，清水裕彦，生出秀行，猪野隆，竹谷薫，酒井健二，嶋達志，日野正裕，関義親 and the NOP Collaboration
  • 学会等名: 日本物理学会2013年秋季大会
  • 発表場所: 高知大学、高知県
• [学会発表] J-PARC/BL05中性子寿命測定実験：現状と展望
  • 著者名/発表者名: 三島賢二，山下了，山田崇人，片山領，東直，横山晴道，角野浩史，榊原理紗，杉野智昭，広田克也，清水裕彦 ，北口雅暁，田中元気，音野瑛俊，吉岡瑞樹，生出秀行，猪野隆，竹谷薫，嶋達志，関義親
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学、神奈川県
• [学会発表] J-PARC/BL05中性子寿命測定実験の現状
  • 著者名/発表者名: 北口雅暁，榊原理紗，杉野智昭，広田克也，清水裕彦，横山晴道，東直，山田崇人，片山領，角野浩史，三島賢二，山下了，田中元気，音野瑛俊，吉岡瑞樹，生出秀行，関義親，猪野隆，竹谷薫，嶋達志
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学、神奈川県
• [学会発表] J-PARC/BL05中性子寿命測定実験の入射フラックス測定の安定性とその系統誤差の評価
  • 著者名/発表者名: 榊原理紗，杉野智昭，広田克也，清水裕彦，北口雅暁，横山晴道，東直，山田崇人，片山領，角野浩史，三島賢二，山下了，田中元気，音野瑛俊，吉岡瑞樹，生出秀行，関義親，猪野隆，竹谷薫，嶋達志
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学、神奈川県
• [備考] 超高感度希ガス質量分析計の開発
  • URL: http://www.eqchem.s.u-tokyo.ac.jp/member/sumino/2coll.html