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2013 年度 実施状況報告書

ミュオンスピン回転法によるケイ酸塩鉱物中の水素の振る舞いの研究

研究課題

研究課題/領域番号 25610130
研究種目

挑戦的萌芽研究

研究機関東京大学

研究代表者

船守 展正  東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (70306851)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワードケイ酸塩高圧相 / 中性水素原子 / ペロフスカイト型 / ルチル型 / ミュオンスピン回転法
研究概要

当初計画では、世界最高強度のパルスミュオンの発生に成功しているJ-PARC・MLF施設(茨城県東海村)のD1ビームラインのミュオンスピン分光器用に、数K~数百Kの温度領域で利用可能な、直径2mm程度の小型試料の測定のための試料ホルダを製作して、ケイ酸塩の高圧相に対する実験を行うことになっていた。しかしながら、J-PARCにおける放射性元素の遺漏事故などもあり、当初計画を変更して、海外の施設で、下部マントルの最重要構成鉱物であるペロフスカイト構造のMgSiO3や昨年度までに実験を行ったルチル構造のSiO2との比較のためのルチル構造のGeO2などについての実験を行うこととした。ペロフスカイト型MgSiO3については愛媛大学で、ルチル型GeO2については物質・材料研究機構で、それぞれ大型プレス装置を用いて高圧合成し、PSI(スイス)において、ミュオンスピン回転法による測定を実施した。ペロフスカイト型MgSiO3では、中性水素原子に相当するミュオニウムの生成を示唆する結果が得られた。一方、ルチル型GeO2では、ミュオニウムは全く生成しないことが明らかになった。ルチル型SiO2では、ミュオニウムの大量生成が確認されており対照的な結果といえる。これまでの研究成果は、日本中間子科学会の会誌「めそん」に2報の依頼原稿として公表されている。また、ルチル型SiO2についての研究成果をまとめた論文についても原稿の執筆を完了している。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当初計画からは大幅な変更をしたが、地球マントルにおける中性水素原子の存在の可能性について議論するためのデータの蓄積が進んでいる。ミュオンの実験の専門家からも高く評価され、日本中間子学会の学会誌編集委員会からの依頼で2報を寄稿した。

今後の研究の推進方策

J-PARC・MLF施設は再稼働したものの、海外の施設での実験のための予定外の支出があったため、新規に試料ホルダを製作するのは予算的に厳しくなった。これまでに得られているデータの解析を進め、地球マントルにおける中性水素原子の存在の可能性についての考察を深め、論文として発表することを最優先に進める。

次年度の研究費の使用計画

J-PARC・MLF施設の運転停止などにより、当初計画からの大幅な変更が必要となり、予定していた試料ホルダを製作しなかったことによる。
J-PARC・MLF施設は再稼働したものの、運転停止の影響が残り、新規に試料ホルダを製作しても、試験のための十分なビームタイムを確保することは容易ではない。予算面でも厳しいため、無理に製作することはせず、状況に応じて、これまでに取得したデータを更に補強するような測定や第一原理計算を行うための費用にあてることも検討する。

  • 研究成果

    (21件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (15件) (うち招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Equation of state for silicate melts: A comparison between static and shock compression2014

    • 著者名/発表者名
      D. Wakabayashi, N. Funamori, T. Sato, T. Sekine
    • 雑誌名

      Geophysical Research Letters

      巻: 41 ページ: -

    • DOI

      10.1002/2013GL058328

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crystal structures and stabilities of cristobalite-helium phases at high pressures2014

    • 著者名/発表者名
      M. Matsui, T. Sato, N. Funamori
    • 雑誌名

      American Mineralogist

      巻: 99 ページ: 184-189

    • DOI

      10.2138/am.2014.4637

    • 査読あり
  • [雑誌論文] クオーツ型およびルチル型のSiO2中およびGeO2中のミュオンの電子状態2014

    • 著者名/発表者名
      船守展正
    • 雑誌名

      めそん

      巻: 39 ページ: 31-32

  • [雑誌論文] Differential strain and residual anisotropy in silica glass2013

    • 著者名/発表者名
      T. Sato, N. Funamori, T. Yagi
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 114 ページ: 103509

    • DOI

      10.1063/1.4820263

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Equation of state of silicate melts with densified intermediate-range order at the pressure condition of the Earth’s deep upper mantle2013

    • 著者名/発表者名
      D. Wakabayashi, N. Funamori
    • 雑誌名

      Physics and Chemistry of Minerals

      巻: 40 ページ: 299-307

    • DOI

      10.1007/s00269-013-0571-y

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 地球マントル中の中性水素原子2013

    • 著者名/発表者名
      船守展正
    • 雑誌名

      めそん

      巻: 38 ページ: 44-48

  • [学会発表] 報告2:挿入光源

    • 著者名/発表者名
      船守展正
    • 学会等名
      研究・作業グループ「コヒーレント放射光を利用した新しい高圧力科学」第3回研究会
    • 発表場所
      仙台市戦災復興記念館(宮城県)
    • 招待講演
  • [学会発表] ルチル型SiO2・GeO2中のミュオンの電子状態

    • 著者名/発表者名
      船守展正
    • 学会等名
      第5回MLFシンポジウム
    • 発表場所
      筑波国際会議場エポカル(茨城県)
    • 招待講演
  • [学会発表] 塑性変形したSiO2中の偏差歪

    • 著者名/発表者名
      若林大佑、船守展正、佐藤友子
    • 学会等名
      第31回PFシンポジウム
    • 発表場所
      筑波国際会議場エポカル(茨城県)
  • [学会発表] X線Talbot干渉計におけるビジビリティコントラストイメージング ~急峻なエッジの効果

    • 著者名/発表者名
      矢代 航、Olbinado Margie、Vagovic Patrik、名越健誠、佐藤友子、船守展正、兵藤一行、百生敦
    • 学会等名
      第27回日本放射光学会年会
    • 発表場所
      広島国際会議場(広島県)
  • [学会発表] 放射光源の高輝度化と地球惑星科学の発展

    • 著者名/発表者名
      船守展正
    • 学会等名
      第27回日本放射光学会年会
    • 発表場所
      広島国際会議場(広島県)
    • 招待講演
  • [学会発表] 多孔性シリカの圧縮挙動

    • 著者名/発表者名
      宮崎慶統、佐藤友子、畑隆大、若林大佑、船守展正
    • 学会等名
      第54回高圧討論会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟県)
  • [学会発表] 一軸圧縮下におけるSiO2ガラスの塑性変形

    • 著者名/発表者名
      若林大佑、船守展正、佐藤友子
    • 学会等名
      第54回高圧討論会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟県)
  • [学会発表] 岩石のX線位相イメージング

    • 著者名/発表者名
      佐藤友子、矢代 航、Olbinado Margie、Vagovic Patrik、名越健誠、百生敦、兵藤一行、船守展正
    • 学会等名
      第54回高圧討論会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟県)
  • [学会発表] 上部マントル深部条件におけるケイ酸塩メルトの密度:静的圧縮データと動的圧縮データの系統的な食い違い

    • 著者名/発表者名
      若林大佑、船守展正
    • 学会等名
      第54回高圧討論会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟県)
  • [学会発表] 高圧科学におけるコヒーレントX線回折イメージングの可能性

    • 著者名/発表者名
      福井宏之、浜根大輔、佐藤友子、船守展正
    • 学会等名
      第54回高圧討論会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟県)
  • [学会発表] 高輝度3GeV光源計画への高圧科学コミュニティからの要望

    • 著者名/発表者名
      鈴木昭夫、船守展正、石松直樹、大谷栄治
    • 学会等名
      第54回高圧討論会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟県)
  • [学会発表] コヒーレント放射光を利用した新しい高圧力科学II:高輝度3GeV光源計画と高圧力科学

    • 著者名/発表者名
      大村彩子、船守展正
    • 学会等名
      第54回高圧討論会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟県)
  • [学会発表] 高圧下におけるクリストバライト‐ヘリウムI及びII相の結晶構造と安定性

    • 著者名/発表者名
      松井正典、佐藤友子、船守展正
    • 学会等名
      日本鉱物科学会2013年年会
    • 発表場所
      筑波大学(茨城県)
  • [学会発表] Equation of state for silicate melts: Static vs. shock compression

    • 著者名/発表者名
      N. Funamori, D. Wakabayashi
    • 学会等名
      Goldschmidt 2013
    • 発表場所
      Florence, Italy
  • [学会発表] 高圧下におけるクリストバライトへのヘリウムの固溶による体積及び結晶構造変化

    • 著者名/発表者名
      松井正典、佐藤友子、船守展正
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合 連合大会2013
    • 発表場所
      千葉幕張メッセ国際会議場(千葉県)

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公開日: 2015-05-28  

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