高偏極 RI ビームの生成と核・物質科学研究への応用

2022 年度 実績報告書

• 研究領域: 宇宙観測検出器と量子ビームの出会い。新たな応用への架け橋。
• 研究課題/領域番号: 18H05462
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 上野 秀樹 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 主任研究員 (50281118)
• 研究分担者: 山崎 展樹 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 特別嘱託研究員 (00271528) ; 高峰 愛子 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 研究員 (10462699) ; 鄭 旭光 佐賀大学, 理工学部, 教授 (40236063) ; 山本 文子 芝浦工業大学, 工学部, 教授 (50398898)
• 研究期間 (年度): 2018-06-29 – 2023-03-31
• キーワード: その他の量子ビーム / 原子核（実験） / 量子ビーム測定手法 / 磁気共鳴 / 放射線

研究実績の概要

本研究ではRIを用いた新たな物質科学研究手法を開拓するとともに、宇宙観測用ガンマ線検出器と組み合わせた領域横断核物理研究への応用を目指している。研究は①RI核プローブ研究、②原子線発生系と③スピン選択磁石系の開発、④物質科学基礎研究、⑤領域横断研究を通じ、これらを連携させて進めている。
2022年度の実績は次の通りである。①でβ-NMR核としてキャラクタリゼーションを進めてきたO-21の核磁気モーメント測定結果を論文に取りまとめて誌上発表することができた。また、関連研究として、RIBFにて99Zrの準安定励起準位の核電気四重極モーメント測定実験を実施した。②では、開発を進めてきたイオントラップ・中性化システムの改良を進め、Rbと冷媒原子であるSrの同時トラップを実現すると共に、Srイオンのレーザー冷却を行い、この環境下で20Kまでの冷却を確認することができた。③ではRI原子線共鳴装置の後段に設置するために導入したスピン選択磁石系の開発を効果的に進めることができるよう、Rb粒子検出のためのLangmuir-Taylor検出器を整備し、機能実証と性能評価を行った。④では作製した4mmサイズのCuO単結晶を複数用意してc軸を揃えたβ-NMR実験用の大型ストッパーを用意し、理研RIBF施設にてビーム実験を実施した。並行して実施したO-17の安定核酸素で同位体濃縮したCuO結晶のNMR測定結果と併せて今後成果のとりまとめを行う。⑤ではC01班のコンプトンカメラを用いた核構造実験研究の試みに関する成果と、①の内容に関連する理論・実験連携研究として行った理論研究の成果が論文にまとまり、それぞれプレスリリースした。

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] The Australian National University(オーストラリア)
  • 国名: オーストラリア
  • 外国機関名: The Australian National University
• [国際共同研究] GSI(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: GSI
• [国際共同研究] Chinese Academy of Sciences/Jinan University/Lanzhou University(中国)
  • 国名: 中国
  • 外国機関名: Chinese Academy of Sciences/Jinan University/Lanzhou University
  • 他の機関数: 1
• [国際共同研究] IN2P3-CNRS/CEA/Universite Paris-Saclay(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: IN2P3-CNRS/CEA/Universite Paris-Saclay
  • 他の機関数: 1
• [国際共同研究] Argonne National Laboratory/Iowa State University/Texas A&M University(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Argonne National Laboratory/Iowa State University/Texas A&M University
  • 他の機関数: 1
• [雑誌論文] Nuclear magnetic moment of the neutron-rich nucleus 21O (2023)
  • 著者名/発表者名: Y. Ishibashi, A. Gladkov, Y. Ichikawa, A. Takamine, H. Nishibata, T. Sato, H. Yamazaki, T. Abe, J. M. Daugas, T. Egami, T. Fujita, G. Georgiev, K. Imamura, T. Kawaguchi, W. Kobayashi, Y. Nakamura, A. Ozawa, M. Sanjo, N. Shimizu, D. Tominaga, L. C. Tao, K. Asahi, and H. Ueno
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 107 ページ: 024306
  • DOI: 10.1103/PhysRevC.107.024306
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Study of the N = 32 and N = 34 shell gap for Ti and V by the first high-precision multireflection time-of-flight mass measurements at BigRIPS-SLOWRI (2023)
  • 著者名/発表者名: S. Iimura et al.
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 130 ページ: 012501
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.130.012501
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The new MRTOF mass spectrograph following the ZeroDegree spectrometer at RIKEN’s RIBF facility (2023)
  • 著者名/発表者名: M. Rosenbusch, M. Wada, S. Chen, A. Takamine, S. Iimura, D. Hou, W. Xian, S. Yan, P. Schury, Y. Hirayama, Y. Ito, H. Ishiyama, S. Kimura, T. Kojima, J. Lee, J. Liu, S. Michimasa, H. Miyatake, M. Mukai, J.Y. Moon, S. Nishimura, S. Naimi, T. Niwase, T. Sonoda, Y. X. Watanabe, H. Wollnik
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment 巻: 1047 ページ: 167824～167824
  • DOI: 10.1016/j.nima.2022.167824
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] α-Clustering in atomic nuclei from first principles with statistical learning and the Hoyle state character (2022)
  • 著者名/発表者名: T. Otsuka, T. Abe, T. Yoshida, Y. Tsunoda, N. Shimizu, N. Itagaki, Y. Utsuno, J. Vary, P. Maris, H. Ueno
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 13 ページ: 2234
  • DOI: 10.1038/s41467-022-29582-0
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] In-gas-cell laser resonance ionization spectroscopy of 200, 201Pt (2022)
  • 著者名/発表者名: Y. Hirayama, M. Mukai, Y. X. Watanabe, P. Schury, H. Nakada, J. Y. Moon, T. Hashimoto, S. Iimura, S. C. Jeong, M. Rosenbusch, M. Oyaizu, T. Niwase, M. Tajima, A. Taniguchi, M. Wada, and H. Miyatake
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 106 ページ: 034326
  • DOI: 10.1103/PhysRevC.106.034326
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Ground-state β-decay spectroscopy of 187Ta (2022)
  • 著者名/発表者名: M. Mukai, Y. Hirayama, Y. X. Watanabe, H. Watanabe, H. Koura, S. C. Jeong, H. Miyatake, M. Brunet, S. Ishizawa, F. G. Kondev, G. J. Lane, Yu. A. Litvinov, T. Niwase, M. Oyaizu, Zs. Podolyak, M. Rosenbusch, P. Schury, M. Wada, and P. M. Walker
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 105 ページ: 034331
  • DOI: 10.1103/PhysRevC.105.034331
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] What is in a name: Defining "high entropy" oxides (2022)
  • 著者名/発表者名: M. Brahlek, M. Gazda, V. Keppens, A. R. Mazza, S. J. McCormack, A. Mielewczyk-Gryn, B. Musico, K. Page, C. M. Rost, S. B. Sinnott, C. Toher, T. Z. Ward, and A. Yamamoto
  • 雑誌名: APL Mater. 巻: 10 ページ: 110902
  • DOI: 10.1063/5.0122727
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] High-Pressure Synthesis of High-Entropy Metal-Chalcogenides (2022)
  • 著者名/発表者名: YAMAMOTO Ayako
  • 雑誌名: The Review of High Pressure Science and Technology 巻: 32 ページ: 86～93
  • DOI: 10.4131/jshpreview.32.86
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] 原子物理分光技術で覗く原子核の世界 (2023)
  • 著者名/発表者名: 高峰愛子
  • 学会等名: 第 30 回原子衝突セミナー
• [学会発表] 原子ビーム共鳴法を利用したスピン偏極 RI 原子ビーム生成に向けた中性化装置開発 (2023)
  • 著者名/発表者名: 今村慧, 高峰愛子, 福澤悠亮, Aleksey Gladkov, 郷慎太郎, 田島美典, 上野秀樹
  • 学会等名: 日本物理学会 2023 年春季大会
• [学会発表] レーザー誘起蛍光観測による超流動ヘリウム中不安定核原子 84Rb の停止位置最適化 (2023)
  • 著者名/発表者名: 菊地快, 今村慧, 高峰愛子, 螺良健太, 秋元彩, 伊藤愛美, 光安陸大, Aleksey Gladkov, 田島美典, 郷慎太郎, 向井もも, 遠藤宏紀, 長谷正司, 川田敬太, 西畑洸希, 市川雄一, 北川敦志, 涌井崇志, 上野秀樹, 松尾由賀利
  • 学会等名: 日本物理学会 2023 年春季大会
• [学会発表] HIMAC における超流動ヘリウム中不安定核原子 84Rb の蛍光検出高感度化の試み (2023)
  • 著者名/発表者名: 光安陸大, 高峰愛子, 今村慧, 秋元彩, 伊藤愛美, 螺良健太, 菊地快, 上野秀樹, 松尾由賀利
  • 学会等名: 日本物理学会 2023 年春季大会
• [学会発表] 安定イリジウム同位体周辺核の直接質量測定 (2023)
  • 著者名/発表者名: 向井もも, 平山賀一, 渡邉裕, Peter Schury, 鄭淳讃, 宮武宇也, 庭瀬暁隆, Marco Rosenbusch, 上野秀樹, 和田道治
  • 学会等名: 日本物理学会 2023 年春季大会
• [学会発表] 第一原理計算によるホイル状態のクラスター構造 (2023)
  • 著者名/発表者名: 阿部喬
  • 学会等名: 日本物理学会 2023 年春季大会
• [学会発表] 新規強誘電体ぺロブスカイト型 RbNbO3 の結晶構造と誘電特性セラミックス (2023)
  • 著者名/発表者名: 村瀬公俊, 山本文子, 杉山和正, 川又透
  • 学会等名: 日本セラミックス協会 2023 年年会
• [学会発表] Laser ionization spectroscopy of neutron-rich Ir isotopes and recent works at KISS (2022)
  • 著者名/発表者名: M. Mukai
  • 学会等名: Workshop on Laser Spectroscopy/Analysis of Radioactive Isotope and Related Topics
  • 国際学会
• [学会発表] Development of the new helium gas catcher and nuclear mass measurements with the new MRTOF-MS behind the ZeroDegree spectrometer at RIKEN BigRIPS (2022)
  • 著者名/発表者名: A. Takamine
  • 学会等名: The 19th International Conference on Electromagnetic Isotope Separators and Related Topics (EMIS 2022)
  • 国際学会
• [学会発表] Offline development for collinear laser spectroscopy at the SLOWRI facility (2022)
  • 著者名/発表者名: M. Tajima, A. Takamine, H. Iimura, M. Wada, S. Kimura, T. Niwase, P. Schury, A. Schuessler, J. Lassen, H. Ueno
  • 学会等名: The 19th International Conference on Electromagnetic Isotope Separators and Related Topics (EMIS 2022)
  • 国際学会
• [学会発表] β-NMR measurements of neutron-rich isotopes for nuclear structure and materials science (2022)
  • 著者名/発表者名: A. Gladkov, Y. Ishibashi, H. Yamazaki, Y. Ichikawa, A. Takamine, H. Nishibata, K. Asahi, T. Sato, T. Abe, M. Tajima, S. Go, A. Ozawa, N. Shimizu, T. Fujita, L. C. Tao, T. Egami, D. Tominaga, T. Kawaguchi, M. Sanjo, W. Kobayashi, K. Imamura, Y. Nakamura, G. Georgiev, J. M. Daugas, and H. Ueno
  • 学会等名: The 19th International Conference on Electromagnetic Isotope Separators and Related Topics (EMIS 2022)
  • 国際学会
• [学会発表] Multi-reflection time-of-flight mass spectroscopy of superheavy nuclides (2022)
  • 著者名/発表者名: P. Schury, D. Kaji, M. Wada, T. Niwase, S. Kimura, H. Koura, H. Miyatake, H. Ishiyama, K. Morimoto, M. Rosenbusch, A. Takamine, Y. Hirayama, Y. Ito, Y. X. Watanabe, P. Brionnet, H. Wollnik
  • 学会等名: The 19th International Conference on Electromagnetic Isotope Separators and Related Topics (EMIS 2022)
  • 国際学会
• [学会発表] Construction of the Multi-reflection time-of-flight mass spectrograph (MRTOF-MS) at RAON (2022)
  • 著者名/発表者名: J. Y. Moon (poster), M. Wada, P. Schury, T. Hashimoto, Y. X. Watanabe, Y. Hirayama, M. Rosenbusch, Y. Ito, S. Iimura, J. Lee, S. Kimura, Z. Korkulu, H. Miyatake, T. Niwase, A. Takamine, H. Wollnik
  • 学会等名: The 19th International Conference on Electromagnetic Isotope Separators and Related Topics (EMIS 2022)
  • 国際学会
• [学会発表] Nuclear mass measurements with the new MRTOF-MS system at the ZeroDegree spectrometer of BigRIPS (2022)
  • 著者名/発表者名: A. Takamine (invited), M. Rosenbusch, M. Wada, S. Iimura, D. Hou, W. Xian, S. Chen, S. Yan, H. Ishiyama, T. Niwase, S. Kimura, Y. Hirayama, Y. Ito, T. Kojima, J. Lee, S. Michimasa, H. Miyatake, J. Y. Moon, M. Mukai, S. Naimi, T. Sonoda, P. Vi, J. M. Yap, T. T. Yeung, H. Wollnik
  • 学会等名: 28th International Nuclear Physics Conference (INPC 2022)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] High-spin states in 35S: the promotion of isoscalar pair at high spin (2022)
  • 著者名/発表者名: S. Go
  • 学会等名: 28th International Nuclear Physics Conference (INPC 2022)
  • 国際学会
• [学会発表] Shell evolution and emerging paradigm changes (2022)
  • 著者名/発表者名: T. Otsuka
  • 学会等名: 28th International Nuclear Physics Conference (INPC 2022)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Spectral optimization of laser for excitation of Rb atoms in superfluid helium in accelerator experiments (2022)
  • 著者名/発表者名: R. Mitsuyasu et al.
  • 学会等名: The 25th Congress of the International Commission for Optics (ICO)
  • 国際学会
• [学会発表] Development of an efficient fluorescence detection system for radioisotope atoms generated at accelerators (2022)
  • 著者名/発表者名: S. Akimoto et al.
  • 学会等名: The 25th Congress of the International Commission for Optics (ICO)
  • 国際学会
• [学会発表] Spectroscopy of exotic nuclei (2022)
  • 著者名/発表者名: S. Go
  • 学会等名: The 21st CNS International Summer School (A3F-CNSSS22)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Laser spectroscopic method for the investigation of nuclear structure utilizing superfluid helium as a host matrix of radioisotope atoms (2022)
  • 著者名/発表者名: K. Imamura et al.
  • 学会等名: 29th International Conference on Low Temperature Physics (LT29)
  • 国際学会
• [学会発表] Optimization of the stopping position of a highly energetic 84Rb atoms injected into superfluid helium (2022)
  • 著者名/発表者名: K. Kikuchi et al.
  • 学会等名: 29th International Conference on Low Temperature Physics (LT29)
  • 国際学会
• [学会発表] LIF spectrum analysis for measurement of Rb atomic bubble relaxation time in superfluid helium (2022)
  • 著者名/発表者名: H. Endo et al.
  • 学会等名: 9th International Conference on Low Temperature Physics (LT29)
  • 国際学会
• [学会発表] High-pressure synthesis of high-entropy chalcogenides with NiAs-type and pyrite-type structures (2022)
  • 著者名/発表者名: A. Yamamoto
  • 学会等名: Workshop on “The Role of Configurational Complexity in Functional High Entropy Oxides
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Alpha-cluster structure from first principles (2022)
  • 著者名/発表者名: T. Abe
  • 学会等名: RIKEN-YITP Workshop “Physics of RI: Recent Progress and Perspectives
  • 国際学会
• [学会発表] Alpha-cluster structure from first principles (2022)
  • 著者名/発表者名: T. Abe
  • 学会等名: YIPQS long-term workshop “Mean-field and Cluster Dynamics in Nuclear Systems 2022” (MCD2022)
  • 国際学会
• [学会発表] モンテカルロ殻模型による第一原理計算の最近の進展 (2022)
  • 著者名/発表者名: 阿部喬
  • 学会等名: 富岳で加速する素粒子・原子核・宇宙・惑星シンポジウム
• [学会発表] ペロフスカイト型および正方晶タングステンブロンズ型構造を有するRbNbO3および関連物質の高圧合成と結晶構造 (2022)
  • 著者名/発表者名: 山本文子, 村瀬公俊, 佐藤健, 杉山和正, 山根崚
  • 学会等名: 第 63 回高圧討論会
• [学会発表] 富岳で探る炭素 12 のホイル状態 (2022)
  • 著者名/発表者名: 阿部喬
  • 学会等名: 富岳で加速する素粒子・原子核・宇宙・惑星シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] Rb を含む新規Nb酸化物の高圧合成 (2022)
  • 著者名/発表者名: 山本文子, 佐藤健, 村瀬公俊, 杉山和正, 山根崚
  • 学会等名: 日本セラミックス協会 第 35 回秋季シンポジウム
• [学会発表] パイライト型構造を持つ高エントロピー金属カルコゲナイドの高圧合成と物性 (2022)
  • 著者名/発表者名: 古井凌太, アンナ ザキヤツル, アシシュ チャイナニ, 山本文子
  • 学会等名: 日本物理学会 2022 年秋季大会
• [学会発表] 分散整合二回散乱法による 99Zr アイソマー状態のスピン整列 (2022)
  • 著者名/発表者名: 篠原悠介, 市川雄一, 郷慎太郎 他 33 名
  • 学会等名: 日本物理学会 2022 年秋季大会
• [学会発表] MRTOF と組み合わせた崩壊核分光のための飛行時間検出器の開発 (2022)
  • 著者名/発表者名: 向井もも, 平山賀一, 渡邉裕, Peter Schury, 鄭淳讃, 宮武宇也, 庭瀬暁隆, 小柳津充宏, Marco Rosenbusch, 上野秀樹, 和田道治
  • 学会等名: 日本物理学会 2022 年秋季大会
• [学会発表] 理研 BigRIPS SLOWRI における ZD-MRTOF 装置を用いた中性子過剰 Sc, Ti, V 核の系統的核構造研究 (2022)
  • 著者名/発表者名: 飯村俊, M. Rosenbusch, 高峰愛子, 和田道治, S. Chen, D. Hou. Liu, W. Xian, S. Yan, P. Schury, 木村創大, 庭瀬暁隆, 伊藤由太, 園田哲, 小島隆夫, 渡辺裕, 平山賀一, 宮武宇也, S. Naimi, 道正新一郎, 西村俊二, 小田原厚子, 石山博恒, 角田佑介, 清水則孝, 大塚孝治
  • 学会等名: 日本物理学会 2022 年秋季大会
• [学会発表] KISS での低温ヘリウムガスセル開発 (2022)
  • 著者名/発表者名: 18.平山賀一, 向井もも, 渡辺裕, P. Schury, S. C. Jeong, 庭瀬暁隆, 小柳津充広, M. Rosenbusch, 谷口秋洋, 宮武宇也, 和田道治
  • 学会等名: 日本物理学会 2022 年秋季大会
• [学会発表] 精密質量測定による新同位体 241U の発見 (2022)
  • 著者名/発表者名: 庭瀬暁隆, 渡辺裕, 平山賀一, 向井もも, P. Schury, N. Andreyev, 飯村俊, 石山博恒, 鄭淳讃, 宮武宇也, M. Rosenbusch, 谷口秋洋, 和田道治
  • 学会等名: 日本物理学会 2022 年秋季大会
• [学会発表] 加速器実験における超流動ヘリウム中 Rb 原子励起用レーザーのスペクトル最適化 (2022)
  • 著者名/発表者名: 光安陸大, 高峰愛子, 今村慧, 秋元彩, 伊藤愛美, 螺良健太, 菊地快, 上野秀樹, 松尾由賀利
  • 学会等名: 第 18 回原子・分子・光科学 (AMO) 討論会
• [学会発表] 超流動ヘリウム中レーザー分光のための不安定核原子 84Rb の停止位置最適化 (2022)
  • 著者名/発表者名: 菊地快, 今村慧, 高峰愛子, 螺良健太, 秋元彩, 伊藤愛美, 光安陸大, Aleksey Gladkov, 田島美典, 郷慎太郎, 向井もも, 遠藤宏紀, 長谷正司, 川田敬太, 西畑洸希, 市川雄一, 北川敦志, 涌井崇志, 上野秀樹, 松尾由賀利
  • 学会等名: 第 18 回原子・分子・光科学 (AMO) 討論会
• [学会発表] 超流動ヘリウム中 Rb 原子バブル緩和時間測定に向けたスペクトル解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 遠藤宏紀, 石井邦彦, 今村慧, 高峰愛子, 竹内由衣花, 田原太平, 上野秀樹, 松尾由賀利
  • 学会等名: 第 18 回原子・分子・光科学 (AMO) 討論会
• [学会発表] RI 原子線共鳴装置の開発:イオントラップ部 (2022)
  • 著者名/発表者名: 今村慧
  • 学会等名: 新学術領域研究「宇宙観測検出器と量子ビームの出会い。新た応用の架け橋。」領域研究会 (第 4 回領域全体会議)
  • 招待講演
• [学会発表] 計画研究 B03 班 高偏極 RI ビームの生成と核・物質科学研究への応用 (2022)
  • 著者名/発表者名: 上野秀樹
  • 学会等名: 新学術領域研究「宇宙観測検出器と量子ビームの出会い。新た応用の架け橋。」領域研究会 (第4回領域全体会議)
  • 招待講演
• [備考] 新学術領域研究 宇宙観測検出器と量子ビームの出会い。新たな応用への架け橋。
  • URL: https://member.ipmu.jp/SpaceTech_to_QuantumBeam/index.html
• [備考] 計画研究B03班 高偏極RIビームの生成と核・物質科学研究への応用
  • URL: https://member.ipmu.jp/SpaceTech_to_QuantumBeam/planned-research/b03/index.html
• [備考] 理研開拓研究本部 上野核分光研究室
  • URL: https://www.riken.jp/research/labs/chief/nucl_spectro/
• [備考] 理研仁科加速器科学研究センター 核構造研究部
  • URL: https://www.riken.jp/research/labs/rnc/nucl_struct/index.html