KENS 中性子科学研究系

KEK

月例研究報告 1-2月

1. 共同利用状況など

【 物構研S1課題 】

 J-PARCにおいて高エネルギー加速器研究機構物質構造科学研究所が保有する中性子科学実験装置を用いて行うプロジェクト型研究課題(S1課題)の審査が、2019年12月25日に行われた物質構造科学研究所中性子共同利用実験審査委員会において行われた。課題毎に審査委員を主査として予備審査(研究会)を事前に行い、主査による評価をもとに審査が行われた。審査結果は、2020年2月の物構研運営会議で審議される。

【 茨城大-KEK day 】

 若い世代の人材育成の取り組みの一つとして、「茨城大KEK Day(ケックデー)-最先端加速器による量子線科学のツアー」を昨年度に引き続き12月23日に開催した。午前はJ-PARC、午後はKEKつくばキャンパスを見学した。J-PARCの見学では、J-PARCセンターの全面的なバックアップのもと、MLFのBL03、BL06、S1の見学に加えて、リニアック棟、ニュートリノ実験施設モニタ棟、ハドロン実験施設を見学した。つくばキャンパスでは、PFリングとPF実験ホール、SuperKEKB加速器、BelleII検出器を見学した。学部および大学院学生9名が参加した。



2. 研究グループの活動状況

(1) 中性子光学研究グループ

【 BL05中性子光学基礎物理測定装置NOP 】

◆ 研究成果

 希ガスの熱中性子全断面積精密測定(NIST、KEK、大阪大学、名古屋大学、インディアナ大学、九州大学)

 熱中性子散乱断面積は原子核の基礎的な性質を示すパラメーターである。特にn-4Heのs波散乱長は原子核の3体力に制限を与え、また中性子原子相互作用を探索する実験を適切に理解するため重要である。今回我々は希ガスによる中性子散乱の包括的な測定を行い、Neを基準としてHe、Ar、Kr、Xeの中性子微分散乱断面積比を導出した。
 実験はBL05の未知短距離力探索実験装置を流用して行われた(図1)。ガスセルに封入された希ガスサンプルによる散乱中性子を位置敏感型中性子検出器(3He-PSD)で検出した。散乱イベントを再構築した結果、運動量移行1~7 nm-1の領域でAr / Ne、Kr / Ne、およびXe / Ne微分断面積比は文献値と一致した。しかし、He / Neについては中性子干渉計から得られた値値と11.3 %(7.6σ)異なったものであった(図2)。これは今まで信じられていたHeの散乱長が現実と大きく異なっていることを示唆するものであり、中性子干渉計等によるn-4He散乱長の新しい測定が求められる。

図1. 実験装置模式図。150 mmのガスセルに希ガス2気圧を封入、その中性子散乱を下流の3He PSD検出器で検出する。



図2. Neとの相対測定測定で得られた希ガスの熱中性子散乱断面積の文献値との比。Ar、Kr,、Xeについては実験精度でおおよそ一致しているが、Heは11.3 % (7.6σ)と大きく食い違う結果となった。



◆ 論文等

  • Christopher C. Haddock, Masayuki Hiromoto, Katsuya Hirota, Takashi Ino, Masaaki Kitaguchi, Kenji Mishima, Noriko Oi, Tatsushi Shima, Hirohiko M. Shimizu, W. Michael Snow, and Tamaki Yoshioka,
    "Measurement of the total neutron-scattering cross-section ratios of noble gases of natural isotopic composition using a pulsed neutron beam",
    Phys. Rev. C 100, 64002 (2019).
  • Naoki Nagakura, Katsuya Hirota, Sei Ieki, Takashi Ino, Yoshihisa Iwashita, Masaaki Kitaguchi, Ryunosuke Kitahara, Jun Koga, Kenji Mishima, Aya Morishita, Yusuke Nakano, Hideyuki Oide, Hiroki Okabe, Hidetoshi Otono, Yoshichika Seki, Daiichiro Sekiba, Tatsushi Shima, Hirohiko,,
    "New project for precise neutron lifetime measurement at J-PARC",
    Proceedings of International Workshop on Particle Physics at Neutron Sources 2018 (PPNS2018), EPJ Web Conf. 219, 03003 (2019).
  • Christopher Haddock, Katsuya Hirota, Takashi Ino, Masaaki Kitaguchi, Kenji Mishima, Noriko Oi, Tatsushi Shima, Hirohiko Shimizu, W. Michael Snow and Tamaki Yoshioka,
    "A search for deviations from the inverse square law of gravity at nm range using a pulsed neutron beam",
    Proceedings of International Workshop on Particle Physics at Neutron Sources 2018 (PPNS2018), EPJ Web Conf. 5, 05002 (2019).



(2) ソフトマターグループ

【 BL16ソフト界面解析装置SOFIA 】

◆ 論文等

  • Hiroshi Abe, Azusa Takeshita, Hirokazu Sudo, Koichi Akiyama,
    "CO2 capture and surface structures of ionic liquid-propanol solutions",,
    Journal of Molecular Liquids, 301, 112445 (2020).
  • M. Ooe, K. Miyata, J. Yoshioka, K. Fukao, F. Nemoto, and N. L. Yamada,
    "Direct observation of mobility of thin polymer layers via asymmetric interdiffusion using neutron reflectivity measurements",,
    J. Chem. Phys., 151, 244905 (2019).



(3) 水素貯蔵基盤研究グループ

【 BL21高強度全散乱装置NOVA 】

◆ 論文等

  • Takuo Wakisaka, Kohei Kusada, Dongshuang Wu, Tomokazu Yamamoto, Takaaki Toriyama, Syo Matsumura, Hiroshi Akiba, Osamu Yamamuro, Kazutaka Ikeda, Toshiya Otomo, Natalia Palina, Yanna Chen, Loku S. R. Kumara, Chulho Song, Osami Sakata, Wei Xie, Michihisa Koyama, Yoshiki Kubota, Shogo Kawaguchi, Ryan L. Arevalo, Susan M. Aspera, Elvis F. Arguelles, Hiroshi Nakanishi, Hiroshi Kitagawa,
    "Rational Synthesis for a Noble Metal Carbide",
    J. Am. Chem. Soc. 142, 1247 (2020).
  • Jun-ichi Yamaura, Sachiko Maki, Takashi Honda, Toshiya Otomo, Hitoshi Abe, Youichi Murakami, Naoki Ohashi,
    "Polar nano-region structure in oxynitride perovskite LaTiO2N",
    Chem. Commun. 56, 1385-1388 (2020).
  • Yohei Onodera, Yasuyuki Takimoto, Hiroyuki Hijiya, Taketoshi Taniguchi, Shingo Urata, Seiji Inaba, Sanae Fujita, Ippei Obayashi, Yasuaki Hiraoka, Shinji Kohara,
    "Origin of the mixed alkali effect in silicate glass",
    NPG Asia Mater. 11, 75 (2019).
  • Kenji Mishima, Toshiya Otomo, Kazutaka Ikeda, Hidetoshi Ohshita,
    "Neutron scattering cross section of diamond nanoparticle",
    Proceedings of International Workshop on Particle Physics at Neutron Sources 2018 (PPNS2018), EPJ Web Conf. 219, 10005 (2019).