高強度ミュオンビ-ムによる中間子科学の研究

1991 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 01044036
• 研究種目: 国際学術研究
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 共同研究
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 山崎 敏光 東京大学, 原子核研究所, 教授 (80011500)
• 研究分担者: BREWER J.H. ブリティッシュコロンビア大学, 教授 ; KEIFL R. TRIUMF研究所, 研究員 ; 応田 治彦 東京大学, 原子核研究所, 助手 (60221818) ; 松岡 伸行 大阪大学, 核物理研究センター, 助手 (10030032) ; 早野 龍五 東京大学, 理学部, 助教授 (30126148) ; 田村 裕和 東京大学, 理学部, 助手 (10192642) ; 福田 共和 東京大学, 原子核研究所, 助教授 (50116092) ; 池畑 誠一郎 東京大学, 理学部, 助教授 (30107685) ; KIENLE P. GSI研究所, 教授 所長 ; RADVANY P. サクレー研究所, 教授 所長 ; 北沢 英明 理化学研究所, 磁性, 研究員 (00195257) ; 門野 良典 理化学研究所, 金属物理, 研究員 (10194870) ; 岩崎 雅彦 東京大学, 理学部, 助手 (60183745) ; 東 俊行 東京大学, 教養学部, 助手 (70212529) ; 三宅 康博 東京大学, 理学部, 助手 (80209882) ; 西山 樟生 東京大学, 理学部, 助教授 (50164611) ; 鳥養 映子 山梨大学, 工学部, 教授 (20188832) ; 西田 信彦 東京工業大学, 理学部, 助教授 (50126140) ; 山崎 泰規 東京大学, 教養学部, 助教授 (30114903) ; 永嶺 謙忠 東京大学, 理学部, 教授 (50010947) ; ERICSON T. CERN研究所, 上級研究員
• 研究期間 (年度): 1989 – 1991
• キーワード: 中間子 / ミュオン / μSR / 反陽子

研究概要

特定研究「中間子科学」の援助を受けた東大中間子科学研究センタ-とトライアムフ研究所の協力の基に、超伝導ソレノイドを用いた負ミュオン直流状大強度低速負ミュオンチャネルは、3年間の建設期間を経て1988年に完成した。今回の国際協力によって、このチャネルの実質的な利用が開始された。
高温超伝導体における酸素の役割の重要性は理論的にも実験からも多々指摘されていたが適当なプロ-ブに欠けており負ミュオンを用いた酸素位置の電子的状態の研究が期待されていた。新負ミュオンチャネルを用いての横磁場の実験が特性の分かった良質の試料を用いて始められた。
東大中間子センタ-、理研、山梨大のグル-プによりLaSrCuO系で引き上げ法による単結晶や浮遊帯域溶融法による高純度単結晶を用いて酸素原子に捕獲された負ミュオンの常磁性シフトや緩和の測定により異なった酸素サイトに対応する信号が観測され、不純物濃度依存性、温度依存性、結晶軸依存性などの研究が進められている。これらの実験の結果の一部はOxfordにおいて開催された第5回ミュオンスピン回転、緩和、共鳴の国際会議及び金沢における高温超伝導国際会議において発表されている。
一方、BaCuO系においても酸素位置の負ミュオン信号の観測が試みられ、低温で超伝導を示さず反強磁性を示す相では高温において負ミュオンの信号を観測できた。また酸素の負ミュオンの常磁性シフトや緩和の機構の一般的理解のための実験が多くの酸化物について行われ、また磁性酸化物との関連で3d元素の酸化物の系統的研究が進められている。
一方、正ミュオンは他の方法では検出困難な弱い反強磁性を探る微視的な探針として有用であり高温超伝導体の磁気的性質を明らかにするのに用いられてきた。新しい高温超伝導物質Bi_2Sr_2YCu_2O_7、Bi_2(Sr_<1ーx>La_x)_2CuO_4、YSaCuOで銅の一部を鉄で置換した物、LaCuOと僅かに構造の違うPrCuO、GdCeCuO、等において正ミュオンを用いたCuOの磁気的秩序の研究が進められた。
また極端標的条件の一つである高圧力下に試料を保持しながらミュオンスピン回転を測定することに成功した。
負ミュオンのもたらす不純物効果に着目したポリアセチレンを用いて一次元鎖状高分子のパイエルス移転の研究も始められた。
低速ミュオンと薄膜の相互作用を、放出2次電子数の分布という新しい側面から研究し、電子数分布に見られる"荷電非対象効果"の大きさについて情報を得た。例えば、5Mev/c〜12Mev/cの運動量領域では、平均2次電子数における"荷電非対象効果"[(n(μ^+)ーn(μ^ー){n(μ^+)+n(μ^ー)}]が、阻止能における荷電非対象効果(Barkas効果)と同様の振る舞いをすることを見いだした。
CERNにおいてヘリウムガス中で反陽子の消滅実験が行われ、約3%の反陽子が異常に長寿命を保っていることが明らかになった。
π^ー中間子が液体ヘリウム中で長寿命を保つことがTRIUMFにおける実験において発見された。
TRIUMF、SacLay研究所、GSI研究所において重いπ中間子原子の生成反応についての研究が続けられている。

研究成果

• [文献書誌] Y.Kawashima et al.: "A New Analog Detection System with Target-Imaging Capability for μSR Measurements in a Pulsed Muon Beam" Nucl.Instr.Meth.A274. 241 (1989)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] R.Kadono et al.: "Quantum Diffusion of Positive Muon in Copper" Phys.Rev.B39. 23 (1989)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] R.Kadono et al.: "Spin Dynamics of the Itinerant Magnet MnSi Studied by Positive Muon Spin Relaxation" Phys.Rev.B42. 6515 (1990)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] H.Toki et al.: "Structure and Formation of Deeply Bound Pionic Atoms" Nucl.Phys.A501. 653 (1989)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] M.Iwasaki et al.: "Search for Deeply Bound Pionic States by the ^<208>Pb(n,p) Reaction at T_n=418 MeV" Phys.Rev.C43. 1099 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] T.Yamazaki et al.: "Pion-Transfer Reaction Spectroscopy of Inverse Kinematics for Studies of Deeply-Bound Pionic Atoms in Heavy Nuclei" Nucl.Instr.Meth.A292. 619 (1990)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] T.Yamazaki: "Probing Electronically Driven Nuclear Relaxation-Muon Nuclear-Spin Double Relaxation" Hyperfine Interactions. 65. 757 (1990)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] N.Nishida et al.: "μ ^-SR Studies of Oxide-Superconductors" Hyperfine Interactions. 65. 1027-1034 (1990)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] T.Yamazaki: "Real-Pion States Formed by Virtual-Pion Beam:New Family of Nuclear Exited States" Nucl.Phys.A518. 213 (1990)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] T.Yamazaki: "Nuclei with Exotic Constituents." Nucl.Phys.A522. 335c (1990)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] H.Toki et al.: "Pion-Transfer(n,d)and(d,3He)Reactions Leading to Deeply Bound Pionic Atoms" Nucl.Phys.A530. 679 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] T.Yamazaki et al.: "d(HI, ^3He)Reaction Spectroscopy for the Formation of Pionic Bound States" Nucl.Instr.Meth.A305. 406 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] N.Nishida et al.: "μ ^-SR Studies of Oxide-Superconductors" Hyperfine Interactions. 65. 1027 (1990)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] T.Yamazaki: "A Possible Way to Promote Antihydrogen Formation via Metastable Antiprotonic Helium Atoms" Z.fur Phys. A341. 223 (1992)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] M.Iwasaki et al.: "Discovery of Antiproton Trapping by Long-Lived Metastable States in Liquid Helium" Phys.Rev.Lett.67. 1246 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] S.N.Nakamura et al.: "Negative Pion Trapping by Metastable State in Liquid Helium" Phys.Rev.A,in press.
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] S.Hirenzaki et al.: "(d, ^3He)Reactions for the Formation of Deeply Bound Pionic Atoms" Phys.Rev.C44. 2472 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] N.Nishida et al.: "Negative Muon Spin Rotation in YBa_2Cu_3Ox(x=7,6.5,and 6)" Physica. C185-189. 1091 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] T.Yamazaki & K.Ohtsuki: "Atomic Core Polarization Effects in Metastable Hadronic Helium Atoms" Phys.Rev.A.
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] K.Nagamine et al.: "Design,Construction and Performance of the Superconducting Muon Channel at TRIUMF" 特定研究「中間子科学」報告 特定研究報告. (1989)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] N.Nishida et al.: "μ ^+SR Studies of Magnetic Properties of the Magnetic Properties of the YBa_2Cu_3Ox" J.Phys.,Soc.Japan. 57. 597 (1988)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] J.H.Brewer et al.: "Antiferromagnetism and Super-conductivity in Oxygen-deficient YBa_2Cu_3Ox" Phys.Rev.Lett.60. 1073 (1988)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] N.Nishida et al.: "Magnetic Properties and Magnetic Phase Diagram of (RE)Ba_2Cu_3Ox System Studied by Positive Muon Spin Relaxation" Physica. C153-155. 761-762 (1988)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] N.Nishida et al.: "Observation of antiferromagnetic Ordering in Bi_2Sr_2YCu_2O_y above room temperature by μ SR Method" Physica. C156. 625-628 (1988)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] S.Ikehata et al.: "Lattice Instabilisy in Polycetylene probed by μ ^-Spin Resonance" Synthetic Metals.28. D275-D280 (1989)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] N.Nishiyama et al.: "Probing Oxygen in high Tc superconductors LaSrCuO by negative muons" Hyp.Int.,原研究会Report. 63. 1015 (1990)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] N.Nishida et al.: "μ ^-SR studies of oxide-superconductors" Hyp.Int.63. 1027 (1990)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] N.Nishida & H.Miyatake: "Positive muon sites and possibility of anyons in the YBa_2Cu_3Ox system" Hyp.Int. 63. 183 (1990)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] S.Okuma et al.: "μ ^+SR Studies on superconductin YBa_2(Cu_<1-X>Fe_x)_3O_7 system" Hyp.Int. 63. 265 (1990)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] H.Kitazawa et al.: "Negative Muon rotation studies on single crystal La_2CuO_<4+> δ above T_n" Physica. C185-189. 1087 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] N.Nishida et al.: "Negative Muon spin rotation in YBa_2Cu_3Ox(x=7,6.5,and 6)" Physica. C185-189. 1091-1092 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Y.Yamazaki(ed.A.Gras-Marti)Plenum.: "Interaction of charged particles with solids and surfaces" Plenum.(1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Y. Kawashima, et al.: "A New Analog Detection System with Target-Imaging Capability for muSR Measurements in a Pulsed Muon Beam" Nucl. Instr. Meth.A274. 241 (1989)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] R. Kadono, et al.: "Quantum Diffusion of Positive Muon in Copper" Phys. Rev.B39. 23 (1989)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] R. Kadono, et al.: "Spin Dynamics of the Itinerant Magnet MnSi Studied by Positive Muon Spin Relaxation" Phys. Rev.B42. 6515 (1990)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] H. Toki, et al.: "Structure and Formation of Deeply Bound Pionic Atoms" Nucl. Phys.A501. 653 (1989)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] M. Iwasaki, et al.: "Search for Deeply Bound Pionic States by the ^<208>Pb(n, p) Reaction at T_n=418 MeV" Phys. Rev.C43. 1099 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] T. Yamazaki, et al.: "Pion-Transfer Reaction Spectroscopy of Inverse Kinematics for studies of Deeply-Bound Pionic Atoms in Heavy Nuclei" Nucl. instr. Meth.A292. 619 (1990)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] T. Yamazaki: "Probing Electonically Driven Nuclear Relaxation-Muon Nuclear-Spin Double Relaxation" Hyperfine Interactions. 65. 757 (1990)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] N. Nishida, et al.: "mu ^-SR Studies of Oxide-Superconductors" Hyperfine Interactions. 65. 1027-1034 (1990)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] T. Yamazaki: "Real-Pion States Formed by Virtual-Pion Beam : New Family of Nuclear Exited States" Nucl. Phys.A518. 213 (1990)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] T. Yamazaki: "Nuclei with Exotic Constituents" Nucl. Phys.A522. 335 (1990)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] H. Toki, et al.: "Pion-Transfer(n, d)and (d, 3He)Reactions Leading to Deeply Bound Pionic Atoms" Nucl. Phys.A530. 679 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] T. Yamazaki, et al.: "d (HI, ^3He) Reaction Spectroscopy for the Formation of Pionic Bound States" Nucl. Instr. Meth.A305. 406 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] N. Nishida, et al.: "mu ^-SR Studies of Oxide-Superconductors" Hyperfine Interactions. 65. 1027 (1990)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] T, Yamazaki: "A Possible Way to Promote Antihydrogen Formation via Metastable Antiprotonic Helium Atoms" Z. fur Phys. A341. 223 (1992)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] M. Iwasaki, et al.: "Discovery of Antiproton Trapping by Long-Lived Metastable States in Liquid Helium" Phys. Rev. Lett.67. 1246 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] S. N. Nakamura, et al.: "Negative Pion Trapping by Metastable State in Liquid Helium" Phys. Rev. A, in press.
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] S. Hirenzaki, et al.: "(d, ^3He)Reactions for the Formation of Deeply Bound Pionic Atoms" Phys. Rev.C44. 2472 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] N. Nishida, et al.: "Negative Muon Spin Rotation in 'YBa_2Cu_3O_x(x=7, 6.5, and 6)" Physica. C185-189. 1091 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] T. Yamazaki & T. Ohtsuki: "Atomic Core Polarization Effects in Metastable Hadronic Helium Atoms" Phys. Rev. A, in press.
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] K. Nagamine, et al.: "Design, Construction and Performance of the Superconducting Muon Channel at TRIUMF" (1989)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] N. Nishida, et al.: "mu ^+SR Studies of magnetic Properties of the Magnetic Properties of the YBa_2Cu_3O_x" J. Phys. Soc. Japan. 57. 597 (1988)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] J. H. Brewer, et al.: "Antiferronmagnetism and Super-conductivity in Oxygen-deficient YBa_2Cu_3O_x" Phys. Rev. Lett.60. 1073 (1988)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] N. Nishida, et al.: "Magnetic Properties and Magnetic Phase Diagram of (RE)Ba_2Cu_3O_x System Studied by Positive Muon Spin Relaxation" Physica. C153-155. 761-762 (1988)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] N. Nishida, et al.: "Observation of antiferromagnetic Ordering in Bi_2Sr_2YCu_2O_y above room temperature by muSR Method" Physica. C156. 625-628 (1988)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] S. Ikehata, et al.: "Lattice Instability in Polyacetylene probed by mu ^-Spin Resonance" Synthetic Metals.28. D275-D280 (1989)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] N. Nishiyama, et al.: "Probing Oxygen in high Tc superconductors LaSrCuO by negative muons" Hyp. Int., (Report). 63. 1015 (1990)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] N. Nishida, et al.: "mu ^-SR studies of oxide-superconductors" Hyp. Int.63. 1027 (1990)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] N. Nishida & H. Miyatake: "Positive muon sites and possibility of anyons in the YBa_2Cu_3O_x system" Hyp. Int. 63. 183 (1990)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] S. Okuma, et al.: "mu ^+SR Studies on supercondusting YBa_2 (Cu_<1-x>Fe_x) _3O_7 system" Hyp. Int. 63. 265 (1990)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] H. Kitazawa, et al.: "Negative Muon rotation studies on single crystal La_2CuO_<4+>delta above T_n" Physica. C185-189. 1087 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] N. Nishida, et al.: "Negative muon spin rotation in YBa_2Cu_3O_x (x=7, 6.5, and 6)" Physica. C185-189. 1091-1092 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Y. Yamazaki: "Interaction of charged particles with solids and surfaces" (ed. A. Gras-Marti) Plenum.(1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より