2021/11/02 更新

写真a

キタグチ マサアキ
北口 雅暁
KITAGUCHI Masaaki
所属
素粒子宇宙起源研究所 現象解析研究部門 准教授
大学院担当
大学院理学研究科
職名
准教授
連絡先
メールアドレス

学位 1

  1. 博士(理学) ( 2004年5月   京都大学 ) 

経歴 2

  1. 名古屋大学   素粒子宇宙起源研究所   准教授

    2013年2月

  2. 京都大学原子炉実験所   粒子線基礎物性研究部門   助教

    2004年11月 - 2013年1月

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    国名:日本国

学歴 1

  1. 京都大学   理学研究科   物理学・宇宙物理学専攻

    1999年4月 - 2004年5月

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    国名: 日本国

所属学協会 2

  1. 日本物理学会

  2. 日本中性子科学会

委員歴 2

  1. 日本中性子科学会   庶務幹事  

    2017年4月 - 2019年3月   

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    団体区分:学協会

  2. NOP2017現地実行委員会   現地実行委員長  

    2017年1月 - 2018年11月   

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    団体区分:その他

 

論文 27

  1. Pendellosung interferometry probes the neutron charge radius, lattice dynamics, and fifth forces

    Heacock Benjamin, Fujiie Takuhiro, Haun Robert W., Henins Albert, Hirota Katsuya, Hosobata Takuya, Huber Michael G., Kitaguchi Masaaki, Pushin Dmitry A., Shimizu Hirohiko, Takeda Masahiro, Valdillez Robert, Yamagata Yutaka, Young Albert R.

    SCIENCE   373 巻 ( 6560 ) 頁: 1239 - +   2021年9月

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    記述言語:日本語  

    DOI: 10.1126/science.abc2794

    Web of Science

  2. Energy-dependent angular distribution of individual gamma rays in the La-139(n, gamma) La-140* reaction

    Okudaira T., Endo S., Fujioka H., Hirota K., Ishizaki K., Kimura A., Kitaguchi M., Koga J., Niinomi Y., Sakai K., Shima T., Shimizu H. M., Takada S., Tani Y., Yamamoto T., Yoshikawa H., Yoshioka T.

    PHYSICAL REVIEW C   104 巻 ( 1 )   2021年7月

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    記述言語:日本語  

    DOI: 10.1103/PhysRevC.104.014601

    Web of Science

  3. New high-sensitivity searches for neutrons converting into antineutrons and/or sterile neutrons at the HIBEAM/NNBAR experiment at the European Spallation Source

    Addazi A., Anderson K., Ansell S., Babu K. S., Barrow J. L., Baxter D. V, Bentley P. M., Berezhiani Z., Bevilacqua R., Biondi R., Bohm C., Brooijmans G., Broussard L. J., Cedercall J., Crawford C., Dev P. S. B., DiJulio D. D., Dolgov A. D., Dunne K., Fierlinger P., Fitzsimmons M. R., Fomin A., Frost M. J., Gardiner S., Gardner S., Galindo-Uribarri A., Geltenbort P., Girmohanta S., Golubev P., Golubeva E., Greene G. L., Greenshaw T., Gudkov V, Hall-Wilton R., Heilbronn L., Herrero-Garcia J., Holley A., Ichikawa G., Ito T. M., Iverson E., Johansson T., Jonsson L., Jwa Y-J, Kamyshkov Y., Kanaki K., Kearns E., Kokai Z., Kerbikov B., Kitaguchi M., Kittelmann T., Klinkby E., Kobakhidze A., Koerner L. W., Kopeliovich B., Kozela A., Kudryavtsev V, Kupsc A., Lee Y. T., Lindroos M., Makkinje J., Marquez J. I, Meirose B., Miller T. M., Milstead D., Mohapatra R. N., Morishima T., Muhrer G., Mumm H. P., Nagamoto K., Nepomuceno A., Nesti F., Nesvizhevsky V. V., Nilsson T., Oskarsson A., Paryev E., Pattie R. W. Jr., Penttil S., Perrey H., Pokotilovski Y. N., Potashnikovav I, Ramic K., Redding C., Richard J-M, Ries D., Rinaldi E., Rizzi N., Rossi N., Ruggles A., Rybolt B., Santoro V, Sarkar U., Saunders A., Senjanovic G., Serebrov A. P., Shimizu H. M., Shrock R., Silverstein S., Silvermyr D., Snow W. M., Takibayev A., Tkachev I, Townsend L., Tureanu A., Varriano L., Vainshtein A., de Vries J., Wagner R., Woracek R., Yamagata Y., Yiu S., Young A. R., Zanini L., Zhang Z., Zimmer O.

    JOURNAL OF PHYSICS G-NUCLEAR AND PARTICLE PHYSICS   48 巻 ( 7 )   2021年7月

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    記述言語:日本語  

    DOI: 10.1088/1361-6471/abf429

    Web of Science

  4. Measurement of gamma rays from (LiF)-Li-6 tile as an inner wall of a neutron-decay detector

    Koga J., Ieki S., Kimura A., Kitaguchi M., Kitahara R., Mishima K., Nagakura N., Okudaira T., Otono H., Shimizu H. M., Sumi N., Takada S., Tomita T., Yamada T., Yoshioka T.

    JOURNAL OF INSTRUMENTATION   16 巻 ( 2 )   2021年2月

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    記述言語:日本語  

    DOI: 10.1088/1748-0221/16/02/P02001

    Web of Science

  5. Neutron Imaging Using a Fine-Grained Nuclear Emulsion

    Hirota Katsuya, Ariga Tomoko, Hino Masahiro, Ichikawa Go, Kawasaki Shinsuke, Kitaguchi Masaaki, Mishima Kenji, Muto Naoto, Naganawa Naotaka, Shimizu Hirohiko M.

    JOURNAL OF IMAGING   7 巻 ( 1 )   2021年1月

  6. Neutron lifetime measurement with pulsed cold neutrons

    Hirota K., Ichikawa G., Ieki S., Ino T., Iwashita Y., Kitaguchi M., Kitahara R., Koga J., Mishima K., Mogi T., Morikawa K., Morishita A., Nagakura N., Oide H., Okabe H., Otono H., Seki Y., Sekiba D., Shima T., Shimizu H. M., Sumi N., Sumino H., Tomita T., Uehara H., Yamada T., Yamashita S., Yano K., Yokohashi M., Yoshioka T.

    PROGRESS OF THEORETICAL AND EXPERIMENTAL PHYSICS   2020 巻 ( 12 )   2020年12月

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    記述言語:日本語  

    DOI: 10.1093/ptep/ptaa169

    Web of Science

  7. Development and application of a He-3 Neutron Spin Filter at J-PARC

    Okudaira T., Oku T., Ino T., Hayashida H., Kira H., Sakai K., Hiroi K., Takahashi S., Aizawa K., Endo H., Endo S., Hino M., Hirota K., Honda T., Ikeda K., Kakurai K., Kambara W., Kitaguchi M., Oda T., Ohshita H., Otomo T., Shimizu H. M., Shinohara T., Suzuki J., Yamamoto T.

    NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH SECTION A-ACCELERATORS SPECTROMETERS DETECTORS AND ASSOCIATED EQUIPMENT   977 巻   2020年10月

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    記述言語:日本語  

    DOI: 10.1016/j.nima.2020.164301

    Web of Science

  8. Transverse asymmetry of gamma rays from neutron -induced compound states of La-140

    Yamamoto T., Okudaira T., Endo S., Fujioka H., Hirota K., Ino T., Ishizaki K., Kimura A., Kitaguchi M., Koga J., Makise S., Niinomi Y., Oku T., Sakai K., Shima T., Shimizu H. M., Takada S., Tani Y., Yoshikawa H., Yoshioka T.

    PHYSICAL REVIEW C   101 巻 ( 6 )   2020年6月

  9. An experimental setup for creating and imaging He-4(2)* excimer cluster tracers in superfluid helium-4 via neutron-He-3 absorption reaction

    Sonnenschein V, Tsuji Y., Kokuryu S., Kubo W., Suzuki S., Tomita H., Kiyanagi Y., Iguchi T., Matsushita T., Wada N., Kitaguchi M., Shimizu H. M., Hirota K., Shinohara T., Hiroi K., Hayashida H., Guo W., Ito D., Saito Y.

    REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS   91 巻 ( 3 )   2020年3月

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    記述言語:日本語  

    DOI: 10.1063/1.5130919

    Web of Science

  10. Measurement of the total neutron-scattering cross-section ratios of noble gases of natural isotopic composition using a pulsed neutron beam

    Haddock Christopher C., Hiromoto Masayuki, Hirota Katsuya, Ino Takashi, Kitaguchi Masaaki, Mishima Kenji, Oi Noriko, Shima Tatsushi, Shimizu Hirohiko M., Snow W. Michael, Yoshioka Tamaki

    PHYSICAL REVIEW C   100 巻 ( 6 )   2019年12月

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    記述言語:日本語  

    DOI: 10.1103/PhysRevC.100.064002

    Web of Science

  11. Measurement and alleviation of subsurface damage in a thick-crystal neutron interferometer

    Heacock Benjamin, Haun Robert, Hirota Katsuya, Hosobata Takuya, Huber Michael G., Jamer Michelle E., Kitaguchi Masaaki, Pushin Dmitry A., Shimizu Hirohiko, Taminiau Ivar, Yamagata Yutaka, Yamamoto Tomoki, Young Albert R.

    ACTA CRYSTALLOGRAPHICA A-FOUNDATION AND ADVANCES   75 巻   頁: 833 - 841   2019年11月

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    記述言語:日本語  

    DOI: 10.1107/S2053273319011604

    Web of Science

  12. Improved accuracy in the determination of the thermal cross section of N-14(n, p)C-14 for neutron lifetime measurement

    Kitahara R., Hirota K., Ieki S., Ino T., Iwashita Y., Kitaguchi M., Koga J., Mishima K., Morishita A., Nagakura N., Oide H., Otono H., Seki Y., Sekiba D., Shima T., Shimizu H. M., Sumi N., Sumino H., Taketani K., Tomita T., Yamada T., Yamashita S., Yokohashi M., Yoshioka T.

    PROGRESS OF THEORETICAL AND EXPERIMENTAL PHYSICS   2019 巻 ( 9 )   2019年9月

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    記述言語:日本語  

    DOI: 10.1093/ptep/ptz096

    Web of Science

  13. Generation of He-4(2)* Clusters via Neutron-He-3 Absorption Reaction Toward Visualization of Full Velocity Field in Quantum Turbulence

    Matsushita T., Sonnenschein V., Guo W., Hayashida H., Hiroi K., Hirota K., Iguchi T., Ito D., Kitaguchi M., Kiyanagi Y., Kokuryu S., Kubo W., Saito Y., Shimizu H. M., Shinohara T., Suzuki S., Tomita H., Tsuji Y., Wada N.

    JOURNAL OF LOW TEMPERATURE PHYSICS   196 巻 ( 1-2 ) 頁: 275 - 282   2019年7月

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    記述言語:日本語  

    DOI: 10.1007/s10909-018-02112-3

    Web of Science

  14. First ultracold neutrons produced at TRIUMF

    Ahmed S., Altiere E., Andalib T., Bell B., Bidinosti C. P., Cudmore E., Das M., Davis C. A., Franke B., Gericke M., Giampa P., Gnyp P., Hansen-Romu S., Hatanaka K., Hayamizu T., Jamieson B., Jones D., Kawasaki S., Kikawa T., Kitaguchi M., Klassen W., Konaka A., Korkmaz E., Kuchler F., Lang M., Lee L., Lindner T., Madison K. W., Makida Y., Mammei J., Mammei R., Martin J. W., Matsumiya R., Miller E., Mishima K., Momose T., Okamura T., Page S., Picker R., Pierre E., Ramsay W. D., Rebenitsch L., Rehm F., Schreyer W., Shimizu H. M., Sidhu S., Sikora A., Smith J., Tanihata I., Thorsteinson B., Vanbergen S., van Oers W. T. H., Watanabe Y. X.

    PHYSICAL REVIEW C   99 巻 ( 2 )   2019年2月

  15. Pendellosung interferometry by using pulsed neutrons (vol 908, pg 78, 2018)

    Itoh Shigeyasu, Nakaji Masaya, Uchida Yuya, Kitaguchi Masaaki, Shimizu Hirohiko M.

    NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH SECTION A-ACCELERATORS SPECTROMETERS DETECTORS AND ASSOCIATED EQUIPMENT   918 巻   頁: 99 - 99   2019年2月

  16. New precise measurements of muonium hyperfine structure at J-PARC MUSE

    Strasser P., Abe M., Aoki M., Choi S., Fukao Y., Higashi Y., Higuchi T., Iinuma H., Ikedo Y., Ishida K., Ito T., Ito T. U., Iwasaki M., Kadono R., Kamigaito O., Kanda S., Kawagoe K., Kawall D., Kawamura N., Kitaguchi M., Koda A., Kojima K. M., Kubo K., Matama M., Matsuda Y., Matsudate Y., Mibe T., Miyake Y., Mizutani T., Nagamine K., Nishimura S., Ogitsu T., Saito N., Sasaki K., Seo S., Shimizu H. M., Shimomura K., Suchara T., Tajima M., Tanaka K. S., Tanaka T., Tojo J., Tomono D., Torii H. A., Torikai E., Toyoda A., Tsutsumi Y., Ueno K., Ueno Y., Yagi D., Yamamoto A., Yamanaka T., Yamazaki T., Yasuda H., Yoshida M., Yoshioka T.

    QUANTUM TECHNOLOGY INTERNATIONAL CONFERENCE 2018 (QTECH 2018)   198 巻   2019年

  17. A cold/ultracold neutron detector using fine-grained nuclear emulsion with spatial resolution less than 100 nm

    Naganawa N., Ariga T., Awano S., Hino M., Hirota K., Kawahara H., Kitaguchi M., Mishima K., Shimizu H. M., Tada S., Tasaki S., Umemoto A.

    EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL C   78 巻 ( 11 )   2018年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1140/epjc/s10052-018-6395-7

    Web of Science

  18. Pendellosung interferometry by using pulsed neutrons

    Itoh Shigeyasu, Nakaji Masaya, Uchida Yuya, Kitaguchi Masaaki, Shimizu Hirohiko M.

    NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH SECTION A-ACCELERATORS SPECTROMETERS DETECTORS AND ASSOCIATED EQUIPMENT   908 巻   頁: 78-81   2018年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.nima.2018.08.043

    Web of Science

  19. Angular distribution of gamma rays from neutron-induced compound states of La-140

    Okudaira T., Takada S., Hirota K., Kimura A., Kitaguchi M., Koga J., Nagamoto K., Nakao T., Okada A., Sakai K., Shimizu H. M., Yamamoto T., Yoshioka T.

    PHYSICAL REVIEW C   97 巻 ( 3 )   2018年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1103/PhysRevC.97.034622

    Web of Science

  20. Search for deviations from the inverse square law of gravity at nm range using a pulsed neutron beam

    Haddock Christopher C., Oi Noriko, Hirota Katsuya, Ino Takashi, Kitaguchi Masaaki, Matsumoto Satoru, Mishima Kenji, Shima Tatsushi, Shimizu Hirohiko M., Snow W. Michael, Yoshioka Tamaki

    PHYSICAL REVIEW D   97 巻 ( 6 )   2018年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1103/PhysRevD.97.062002

    Web of Science

  21. Characterization of germanium detectors for the measurement of the angular distribution of prompt gamma-rays at the ANNRI in the MLF of the J-PARC

    Takada S., Okudaira T., Goto F., Hirota K., Kimura A., Kitaguchi M., Koga J., Nakao T., Sakai K., Shimizu H. M., Yamamoto T., Yoshioka T.

    JOURNAL OF INSTRUMENTATION   13 巻   2018年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1088/1748-0221/13/02/P02018

    Web of Science

  22. Towards a high-resolution TOF-MIEZE spectrometer with very cold neutrons

    Oda T., Hino M., Kitaguchi M., Filter H., Geltenbort P., Kawabata Y.

    NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH SECTION A-ACCELERATORS SPECTROMETERS DETECTORS AND ASSOCIATED EQUIPMENT   860 巻   頁: 35-41   2017年7月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.nima.2017.03.014

    Web of Science

  23. Concentration of the velocity distribution of pulsed neutron beams

    Kitaguchi Masaaki, Iwashita Yoshihisa, Shimizu Hirohiko M.

    PROGRESS OF THEORETICAL AND EXPERIMENTAL PHYSICS   2017 巻 ( 4 )   2017年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1093/ptep/ptx029

    Web of Science

  24. Supermirror neutron guide system for neutron resonance spin echo spectrometers at a pulsed neutron source

    Hino Masahiro, Oda Tatsuro, Yamada Norifumi L., Endo Hitoshi, Seto Hideki, Kitaguchi Masaaki, Harada Masahide, Kawabata Yuji

    JOURNAL OF NUCLEAR SCIENCE AND TECHNOLOGY   54 巻 ( 11 ) 頁: 1223-1232   2017年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1080/00223131.2017.1359699

    Web of Science

  25. A neutron detector with submicron spatial resolution using fine-grained nuclear emulsion

    Naganawa N., Awano S., Hino M., Hirose M., Hirota K., Kawahara H., Kitaguchi M., Mishima K., Nagae T., Shimizu H. M., Tasaki S., Umemoto A.

    NEUTRON IMAGING FOR APPLICATIONS IN INDUSTRY AND SCIENCE   88 巻   頁: 224-230   2017年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.phpro.2017.06.031

    Web of Science

  26. Demonstration of focusing by a neutron accelerator 査読有り

    Yasushi Arimoto, Peter Gertenbort, Sohei Imajo, Yoshihisa Iwashita, Masaaki Kitaguchi, Yoshichika Seki, Hirohiko M. Shimizu, Tamaki Yoshioka

    Physical Review A   86 巻   頁: 023843   2012年8月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  27. Cold-neutron interferometer of the Jamin type 査読有り

    M. Kitaguchi, H. Funahashi, T. Nakura, M. Hino, and H. M. Shimizu

    Physical Review A   67 巻   頁: 033609   2003年3月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1103/PhysRevA.67.033609

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科研費 7

  1. ソレノイド磁場で実現する新しい手法による中性子寿命問題の解明

    研究課題/研究課題番号:21H04475  2021年4月 - 2025年3月

    科学研究費助成事業  基盤研究(A)

    吉岡 瑞樹, 三島 賢二, 槇田 康博, 北口 雅暁

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    担当区分:研究分担者 

    中性子は最も単純な原子核の一つであり、およそ900秒で電子、陽子、反ニュートリノに崩壊する。その崩壊寿命は素粒子標準理論の精密検証において不可欠なパラメータであるが、測定手法間に3.8標準偏差の有意な乖離が見られている。この乖離は「中性子寿命問題」と呼ばれており、未知の現象に起因する可能性が議論されている。我々は茨城県東海村の陽子加速器施設J-PARCの大強度中性子ビームを用いて、既存の手法とは異なる測定方法により中性子寿命を高精度で決定する実験を提案している。本研究は、研究期間内に0.1%の精度で中性子寿命を測定し、中性子寿命問題が未知の現象に起因するか否かに決着をつけることを目的とする。

  2. 中性子干渉計を用いた暗黒宇宙の多角的研究

    研究課題/研究課題番号:21H01092  2021年4月 - 2024年3月

    科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    北口 雅暁, 細畠 拓也, 日野 正裕

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:15860000円 ( 直接経費:12200000円 、 間接経費:3660000円 )

    「中性子干渉計」を開発し宇宙進化の鍵である「暗黒エネルギー」を多角的に研究する。質量を持つ物体間の未知の相互作用を詳細に調べるために、質量を持ち電磁気相互作用が小さい中性子を試験粒子として用いる。
    中性子干渉計は相互作用を波動の位相変化として捉えるもので、その位相変化は波長に比例する。長波長パルス中性子を用いることで感度を向上させ系統誤差を抑制する。J-PARCから得られる世界最大強度の中性子ビームと組み合わせることで、暗黒エネルギーに対する探索感度を従来の1桁から2桁向上させる。開発した干渉計を用いて、核力相互作用の精密測定・重力の量子力学的干渉効果、未知短距離力探索などを行う。

  3. 中性子・ナノ粒子散乱による未知相互作用の探索

    研究課題/研究課題番号:19H01927  2019年4月 - 2022年3月

    科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    嶋 達志, 三島 賢二, 吉岡 瑞樹, 北口 雅暁

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    担当区分:研究分担者 

    重力相互作用は、古典論の枠内では一般相対性理論によって記述されるが、重力場の量子論は研究の途上である。現時点では超弦理論やループ量子重力理論などが理論の候補と考えられているが、いずれも微小なスケールでの時空構造に修正を加える点が共通である。修正された時空構造のもとでは、微小距離での重力の法則が逆二乗則からずれる可能性がある。本研究は、ナノ粒子標的と中性子との干渉性散乱を利用して、物体間距離が100nm以下の領域で従来の実験的制限を飛躍的に超える感度での未知相互作用の探索を行い、重力の逆二乗則の検証を実現する。これによって重力を含む統一理論に対する実験的情報を取得する。
    本研究の目的は数十nmの距離における重力の逆二乗則の破れを探索することである。実験手法として、ファンデルワールス力による擾乱を受けない中性子と、探索距離と同程度の大きさを持つナノ粒子標的との干渉性散乱を利用する。さらに、核力によるバックグラウンドを抑制するため、符号の異なる散乱長を持つ元素の化合物をナノ粒子標的の材料として用いる。
    2019年度は天然ニッケルナノ粒子を標的として用い、大強度陽子加速器施設(J-PARC)のパルス中性子源にて散乱測定を行い、探索距離と同程度のサイズを持つ粒子を用いた場合、より厚いニッケル板と比較しても、散乱強度が飛躍的に増大することが確認された。またこの増大効果が、まさに標的粒子の実際の形状に従った干渉性散乱によって説明されることが確かめられた。
    また、ニッケル化合物を素材とするナノ粒子標的の製造に着手し、走査型電子顕微鏡写真解析による作成試料の粒径分布測定の解析方法の開発をおこなった。上記の天然ニッケルナノ粒子材料に対してこの解析方法を適用し、求められた粒径分布に基づいて散乱強度の理論的予想値を決定した。その結果、理論的予想値と実験で求めた散乱強度が非常に良い一致を示すことがわかった。このことから、粒径分布測定の信頼性が確認された。
    従来の実験で中性子の散乱角度分布測定の精度を制約していた散乱チェンバー(真空)と中性子検出器(大気中)の間の隔壁の影響を除去するため、真空内で動作可能な中性子検出器の開発に着手し、まず最初に大気中での動作確認が完了した。
    これらの実験的研究と並行して、球形ではなく任意の形状を持つ粒子に対しても適用可能な干渉性散乱強度の理論式を開発した。その妥当性については2019年度に取得したニッケル板標的に関する測定データを用いて検証を進めている。
    応募時の研究計画のうち、2019年度に行うことを予定していた、天然ナノ粒子標的測定によるナノ粒子標的のメリットの確認、粒径分布の解析方法の開発、および任意形状の標的粒子に対する干渉性散乱強度の理論式の開発が完了し、目標がほぼすべて達成されたため。
    2020年度は散乱長の符号の異なる元素からなる化合物を原料として用いたナノ粒子試料の製造方法を開発する。具体的にはニッケルを含む化合物のナノ結晶を作成し、試料の形状を走査型電子顕微鏡によって観察することで、適切なサイズおよび形状を持っているかどうかを確認する。これらのテストを多数回繰り返し、最終的に実用化する。
    この試料と2019年度に開発した中性子検出器を用い、核力の影響を低減した状態での中性子小角散乱の試験測定をJ-PARCにて行う。
    また、同じ試料について、あいちシンクロトロン光センターにおいてX線小角散乱測定を行い、ナノ粒子内の結晶構造に関する情報を取得する。その情報に基づき、2019年度に開発した理論式を適用して散乱強度の予想値の計算を行う。その計算結果と上記の測定結果を比較し、実験方法および理論計算の妥当性を確認する。
    なお、新型コロナウィルスの影響等でJ-PARCおよびあいちシンクロトロン光センターでの実験が困難な場合は、大阪大学産業科学研究所の電子顕微鏡を用いて電子散乱測定を行い、座標空間で決定された結晶構造から、理論計算を用いて運動量空間で表現された散乱強度分布を求める。

  4. J-PARCパルス中性子ビームを用いた中性子寿命測定:中性子寿命問題の解明

    研究課題/研究課題番号:19H00690  2019年4月 - 2022年3月

    科学研究費助成事業  基盤研究(A)

    三島 賢二, 関場 大一郎, 吉岡 瑞樹, 山下 了, 角野 浩史, 北口 雅暁

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    担当区分:研究分担者 

    中性子は最も単純な原子核の一つであり、880.2+/-1.0秒で陽子、電子、反ニュートリノの3体にβ崩壊する。その寿命は素粒子、原子核、天文分野における重要なパラメーターのうちの一つであるが、現在報告されている中性子寿命はその測定手法により8.6秒(4.0σ)と大きく乖離しており、“中性子寿命問題 (Neutron Lifetime Puzzle)”と呼ばれている。この乖離が単なる実験の間違いなのか、あるいは未知の現象によるものなのか議論を呼んでいる。
    本申請はJ-PARC大強度パルス中性子を用いた中性子寿命測定実験を遂行し、この問題の解決を目指す。

  5. 時間反転対称性の破れの探索のための、偏極中性子による原子核反応の精密測定

    研究課題/研究課題番号:17H02889  2017年4月 - 2020年3月

    北口 雅暁

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:16120000円 ( 直接経費:12400000円 、 間接経費:3720000円 )

    本研究の目的は、各種原子核の中性子共鳴吸収反応、特にガンマ線放出を伴う反応の角相関項を測定することと、そのために必要な偏極中性子ビームラインを開発・構築することである。これにより原子核の共鳴状態を統計的に取り扱うことができること実証する。この統計的取り扱いが正当化されると、CP対称性を破る素過程が原子核反応の対称性の破れとして大幅に増幅されることが導かれる。これを用いた時間反転対称性の破れの探索は、標準理論を超える物理に対して中性子電気双極子能率を凌駕する感度を持ちうる。
    平成29年度には3HeスピンフィルターをJ-PARC物質生命科学実験施設のパルス中性子ビームラインBL04ANNRIに持ち込み、偏極中性子ビームを取り出すことに成功していた。
    平成30年度は、中性子の偏極方向をビーム進行方向に対して直交させられるような体系を構築することができた。実際に、139La原子核の(n,γ)反応の角相関項のうち、これまで測定されたことのなかった項(中性子進行方向とガンマ線放出方向のベクトル積と、中性子スピンとの内積)の測定を行った。この項の測定により、139Laが中性子を吸収し複合核状態を作る際の角運動量成分の比を同定することができる。これにより、本研究の目的であった原子核の共鳴状態を詳細に調べることができるようになった。さらに他の角相関項の導出も開始している。
    効率的な中性子スピン偏極のために、3He原子核偏極のためのスピン光交換ポンピング法のためのレーザーシステムを、名古屋大学内に構築中である。
    J-PARCとの共同研究により、偏極中性子ビームラインを構築し、実際に偏極中性子を用いた物理測定を行っている。139La原子核の(n,γ)反応のスピン依存性のうち、これまで測定されたことのない角相関項の測定に成功した。この測定は、複合核状態の内部パラメータを同定することにつながり、本研究課題の目的である「原子核の共鳴状態を統計的に取り扱うことができることの実証」に直結する。また、産業技術総合研究所との共同研究によって、大型スピンフィルタの開発のための大強度レーザーの開発を進めている。これらのことから、本研究課題は順調に進展していると考えている。
    平成31年度は平成30年度に引き続き、偏極システムを用いた物理実験と、3Heスピンフィルタの開発を並行して行う。物理実験についてはまず、139La原子核の(n,γ)反応の、中性子偏極に対する左右非対称性について結果をまとめる。またそれ以外の相関項についても測定・解析を行う。3Heスピンフィルタの開発では、より高い中性子偏極を目指し、大型・高圧のHeガスセルの開発も行う。ビームライン上で常時3He原子核を偏極させ続けるために、in-situスピン偏極システムの開発をすすめる。これらのオフラインテストを行うために、名古屋大学内に大型3Heガスセル作成システムと、3He原子核偏極のためのスピン光交換ポンピングシステムの構築を引き続き行う。開発した3HeスピンフィルタをJ-PARCビームラインに本格的に導入し、さらに角相関項の測定を進める。これによって原子核の共鳴状態を統計的に取り扱うことができるか否かを議論する。

  6. J-PARC大強度パルス中性子を用いた中性子寿命の精密測定

    研究課題/研究課題番号:16H02194  2016年4月 - 2019年3月

    三島 賢二

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    担当区分:研究分担者 

    中性子の寿命は元素合成や素粒子標準理論を知る上で非常に重要なパラメーターである。中性子の寿命は中性子数と単位時間当たりの崩壊数を数えるビーム法と超冷中性子を蓄積してその崩壊時間を測定する蓄積法の2種類が存在するが、値が8.4秒(4σ)ずれており、その解決は喫緊の課題となっている。本研究はこの問題を解決すべく、既存の実験とは異なる手法によって中性子寿命の精密測定を測定を行うものである。実験はJ-PARCパルス中性子を用いて行われた。3Heを希釈して混合したガス検出器で中性子崩壊電子を検出することで中性子寿命896±10(統計誤差) +15/-18 (系統誤差)[秒]を得た。
    中性子は原子核を構成する核子のうちの一つで、寿命約15分で陽子と電子に崩壊することが知られています。最近中性子の寿命が測定の方法によりその値が異なる、ということが報告されています。中性子の寿命はその崩壊の数を数える方法と崩壊せず残った中性子を測定する2つの方法で測定されています。この2つがなぜ異なるかはまだわかっておらず、もしかすると中性子が消えてしまっているのではないか、ということまで考えられています。我々は既存の方法とは違う方法で測定を行い、最初の実験結果を得ました。今後精度を上げていくことで、この問題が単なる実験の間違いであったのか、あるいは新しい現象なのかがわかってくると期待されます。

  7. 結晶回折を用いた中性子電気双極子能率の探索

    研究課題/研究課題番号:16K13804  2016年4月 - 2018年3月

    北口 雅暁

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:3120000円 ( 直接経費:2400000円 、 間接経費:720000円 )

    中性子電気双極子能率(EDM)の探索は、素粒子標準模型を超える物理の検証に重要な役割を果たす。結晶内に存在する電場と熱中性子ビームを用いたEDM探索は超冷中性子を蓄積する方法と同程度の感度を持ち、異なる系統誤差を持つ検証実験として重要である。本研究ではこの探索実験の理論的基礎である、動力学的回折を実験的に検証した。J-PARC大強度中性子源を用いてパルス中性子としては初めて明瞭なペンデル干渉を観測することに成功した。EDM測定に必要な結晶内部の電場の測定のために偏極中性子実験セットアップを構築した。非中心対称性結晶であるSiO2やBGO結晶を用いて電場測定実験を開始した。

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担当経験のある科目 (本学) 1

  1. 物理学基礎II

    2017

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    電磁気学の基礎を概観する。