会場 S
特別講演

S-1

レプトン g-2 における物理研究と、その目指すもの
理化学研究所 仁科加速器科学研究センター A

仁尾 真紀子A

宇宙、惑星、生物、原子分子など、すべての物質は 17 種類の素粒子からできています。その素粒子の間に働くたった 4 種類の相互作用によって、このような多種多様な世界が作りあげられています。
これらの素粒子のうち、もっとも身近なものが電子です。この電子 1 個が持つ物理量としては、電子の質量 m とその電荷 eがあります。現在の物理学は、どちらの値、m も e も、なぜこのような値になっているのかということを説明することができません。ところが電子 1 個の持つ磁気的な性質を表す指標である g 因子の値に関しては、m と e をパラメタとして、かなり正確な理論値 (12 桁程度) を得ることができます。電子の兄弟姉妹で、同じくレプトンに分類されるミューオンの g 因子においても、そこそこ正確な理論値 (9 桁程度) を得ることができます。
そして重要な点は、どちらのレプトンの g 因子も、実験によってそれらの値が、理論と同じ程度に、正確に精密測定されているということです。つまり、たった 1 個のレプトン粒子の g 因子における実験値と理論値を高精度で比較することで、私たちの素粒子の理解が正しいかどうかを確かめ、さらに、その理解を超えた新しい物理現象が存在するかどうかを確かめられるのです。
このレプトン g-2 での理論そして実験の最新の状況についての概要を解説をいたします。

2

会場 A
領域 3, 6A-1

スピネル型酸化物フェリ磁性体 CuCr2 O4 のナノ粒子におけるサイズ効果
九工大工 A , 福岡大理 B

高橋俊介A , 市来直輝 A , 田尻恭之 B , 出口博之 A , 美藤正樹 A , 香野淳 B

スピネル型酸化物 CuCr2 O4 は酸素四面体の A サイトを

磁化の温度依存を示し，バルクとは異なる磁性を示した．講+2

演では磁化過程や直流磁化の温度依存についても報告する．

Cu+3が, 酸素八面体の B サイトを Crが占めるフェリ磁4性体である．低温域では結晶構造が斜方晶であるが，磁気転移温度 TN =135 K で正方晶に変化し，スピン系と結晶格子m' [arb. unit]

系が強く結合している．また B サイトはパイロクロア格子を形成し，かつ Cr+3 間の相互作用は反強磁性であるため，ス
ピン系が幾何学的フラストレーションを有する．このような磁性体をナノスケールサイズにした場合，結晶構造および磁気秩序にバルクとは異なるサイズ効果が期待される．ゆえに

3

nano
bulk

2
1

CuCr2 O4 のナノ粒子を作成して，その磁性を調べた．図 1 は( f=100 Hz, hac=3.8 Oe )バルクと粒径 10.2 nm のナノ粒子の交流磁化 (in-phase) の00

温度依存を示す．バルクは，低温でほぼ一定の磁化を有し，TN で急激に減少する通常のフェリ磁性転移を示している．

50

100
T [K]

150

図1 ナノ粒子とバルクの交流磁化m'の温度依存

しかし，ナノ粒子では，80 K と 130 K に極大を有する交流

3

A-2

層状 2 次元強磁性体 CrI3 の高圧力磁気測定
九工大工 A , Uppsala 大学 B

荒牧武生A , 美藤正樹 A , 出口博之 A , Mahmoud Abdel-HafiezB

2 次元強磁性体はスピントロニクスデバイスへの応用が期待されている。層状絶縁性強磁性体である CrI3 は三ハロゲ

3.5 10ン化クロムの中で磁気秩序温度が最も高く (Tc = 61K)、磁気

3 10

異方性が強い物質である。また、CrI3 は単層は強磁性、二層2.5 10-7

0 GPa
4.29 GPa
6.2 GPa
7.3 GPa
8.5 GPa
9.7 GPa12.7 GPa
13.27 GPa
16.07 GPa
0 GPa(releasing pressure)-7

m' (emu)-7は反強磁性の結合を示し、層間結合が弱いため、二層構造のCrI3 の磁性は、ゲートや圧力などの外部の影響によって変調

-7

2 10

-7

1.5 10-7

することができる。この CrI3 のバルク体では Cr-I-Cr 結合

1 10の角度が磁気特性に大きな影響を与えることが報告されてい

5 10

-8

0

る [1]。本研究では、SQUID 磁束計による高圧力下磁気測定

-8

-5 10

を行い、結合角を圧力によって制御し、高圧力下での CrI3 の

20

30

40

強磁性の消失を明らかにした。今回は 16GPa までの測定結50 60 70
Tempreture (K)80

90 100

図1. 高圧力下におけるCrI3の交流磁化の温度依存性

果を報告する。

[1] A. Ghosh et al., arXiv:2108.00173v1

A-3

高圧力下におけるネオジム磁石 Nd2 Fe14 B のキュリー温度の追跡
九工大工 A

荒瀬太輝A , 美藤正樹 A , 高木精志 A

Nd2 Fe14 B を主相とするネオジム磁石は最も強力な永久磁-4石として知られるが、熱減磁を生じやすく、そのキュリー

1*10 V/Oe

VVCM/HDC [V/Oe]

温度 Tc は常圧で約 600 K である。先行研究によると Tc は
約 18 K/GPa の割合で下がると報告され、34 GPa 付近で強磁性が消磁すると予想される。そこで我々は、磁気測定装置にコイル振動型 SQUID 磁束計を、圧力印加装置にダイヤモンドアンビルセルを用いて、30 GPa 以上の高圧力

31.6 GPa下における Tc の追跡を行った。図 1 に P = 31.6 GPa での直流磁化率の測定結果を示す。31.6 GPa では 32 K 以

HDC = 30 Oe下で強磁性由来の磁気異常が見られた。また、同様の圧力
0及び温度域で、同様の磁気異常が複数回観測されている。

10

20

30

40

T [K]

図1 P = 31.6 GPaにおける直流磁化率

4

50

A-4

Nb/Cu 二層構造におけるスピン流の輸送特性
九州大学 A

溝上航平A , 岩堀拓真 A , 胡少杰 A , 大西紘平 A , 木村崇 A

代表的な量子現象である超伝導とスピン流を組み合わせた
超伝導/強磁性複合ナノ構造では、新奇な量子伝導現象が期待されている。我々の研究グループでは、界面のダメージや熱の影響を低減するためにピラー型のスピン注入端子を有す
る横型スピンバルブを用いて、Cu/Nb 二層膜のスピン流の輸送特性が調べられた。しかしながら、スピン流が Cu/Nb
二層膜内に２次元的に拡散するため、スピン流の検出効率が低下する。そこで本研究では、横型スピンバルブにおけるスピン流チャネルを Cu/Nb 二層膜細線構造にし、スピン流の拡散を１次元的にした素子構造を用いて、Cu/Nb 二層膜の輸送特性を調べることを試みたので、これを報告する。
実験に用いた素子の SEM 像を図１に示す。このような系では、非局所抵抗が強磁性体の磁化配列（平行・反平行）に依存するため、スピンの伝導現象を調べることが可能である。

図１ 素子の SEM 像

A-5

遷移磁性金属細線における横ゼーベック効果の検出
九州大学 A井上建吾A , 溝上航平 A , 胡少杰 A , 山田和正 A , 大西紘平 A , 木村崇 A

近年、新機構である横ゼーベック効果が注目を集めている。従来のゼーベック効果は温度勾配に平行な方向に電場が生じる「縦」の熱電現象だったことに対し、横ゼーベッ
ク効果は温度勾配に直交する方向に電場が生じる「横」の
熱 電 現 象 で あ る 。こ れ に よ っ て 熱 電 素 子 構 造 の 自 由 度 が飛躍的に高まり、熱電素子の省エネルギー化、微細化などに期待される。しかし微細な構造での熱流、横ゼーベック
効果の評価はあまりされていない。そこで我々は、強磁性体ナノワイヤを用いて基板を伝わった熱流による横ゼーベック効果の検出を試みたため、その結果をご報告する。

5

A-6

Mn-Bi-Sn の磁場中における反応
鹿児島大学理学部物理科学科 A , 鹿児島大学大学院理工学研究科 B

中元航太A , 三井好古 B , 長野杜春 B ,末吉由育 B , 小山佳一 B

講演では、5 T 中で熱処理した試料についても報告する。

磁性合金の磁場中熱処理によって強磁性相の創出や相平
衡 を 制 御 す る こ と が で き る 。本 研 究 の 目 的 は 、強 磁 性 相を含む Bi-Mn 系と室温以上での強磁性相を含まない Mn-

Sn 系の混晶系の磁場中熱処理を行い、物質合成過程に対す る 磁 場 効 果 を 解 明 す る こ と で あ る 。Mn-Bi-Sn 試 料 は 、

Mn:Bi:Sn = 4:3:3 の組成比の粉末原料をペレット状に圧粉成型し、573 K で 24 時間 0 T と 5 T 中で熱処理した。

X 線回折装置及び電子線マイクロアナライザを用いて生成した相の同定を行った。Fig.1 の X 線回折パターンより、

Fig, 1 0 T 中 Mn-Bi-Sn のX線回折パターン

0 T では、Bi, Sn, Mn1.75 Sn, MnSn2 の４相が確認された。

A-7

ホイスラー合金 Co2 TiGa1−x Snx の磁気特性：臨界指数の解析
鹿大院理工 A , 東北大金研 B , 東大物性研 C , 東北学院大院工 D

横山喬亮A , 重田出 A , 野村明子 B , 湯葢邦

夫 B , 山内徹 C , 梅津理恵 B , 鹿又武 D , 廣井政彦 A

ホイスラー合金 Co2 TiZ (Z = Si, Ge, Sn) は、第一原理が 得 ら れ た 。得 ら れ た δ の 値 は 、分 子 場 理 論 で 予 測 さ れ

バンド計算からワイル半金属である可能性が指摘されている δ = 3 よりも、スピンゆらぎ理論で予測される δ = 5

るハーフメタル材料である。ワイル半金属の候補物質であるに 近 い 値 を 示 し た 。発 表 当 日 は 、磁 気 エ ン ト ロ ピ ー の 解

ハーフメタル材料においては、系統的な臨界指数についての析等を含めた複数の臨界指数の解析も併せて議論する。

考察はほとんど行われていない。そこで我々は Co2 TiZ (Z ：sp 元素) に注目し、元素置換効果や圧力効果も含めて磁性の研究に取り組んでいる。今回は Co2 TiSn を合成し、キュリー
温度 TC 近傍において磁化特性の解析を行った。
臨界指数 β と γ は、M = |t|β f± (H/|t|β+γ ) (t = (T −TC )/TC ) を 用 い て TC 近 傍 の 磁 化 曲 線 の 解 析 か ら 導 出 した。各温度の (M/|t|β )-(H/|t|β+γ ) プロットを対数スケー
ルで表したものを図 1 に示す。図 1 の解析から TC = 379

K、β = 0.389、γ ′ = 1.56 (T < TC )、γ = 1.56 (T >TC ) が得られた。さらに、Widom の関係式から臨界指数

図1：(M/|t|β)-(H/|t|β+γ)のプロット。

δ を求めると、δ ′ = 5.01 (T < TC )、δ = 5.02 (T > TC )

6

A-8

ホイスラー合金 Mn2 CoSn の高圧力下における磁気特性
鹿大院理工 A , 東大物性研 B , 東北大金研 C , 東北学院大院工 D

辻川聡一朗A , 重田出 A , 郷地順 B , 梅津理

恵 C , 鹿又武 D , 上床美也 B , 廣井政彦 A

ハーフメタル (HM) は，アップスピンの状態密度がフェル

性 が 大 き く な る こ と が 明 ら か に な っ た 。こ れ ら の 結 果 かミエネルギー E F で有限であるのに対し，ダウンスピンの状

ら Mn2 CoSn の状態密度が，T = 7.5 K では HM である

態密度にはギャップが存在していることから，スピン分極率

が ，温 度 上 昇 に よ り ダ ウ ン ス ピ ン バ ン ド の ギ ャ ッ プ に 電

P = 100% を有する機能性材料として期待されている。HM

子状態が徐々に占有され始めていることが考えられる。

2.9強磁性体はダウンスピンバンドのギャップの存在により，自発磁化 M s が圧力依存しないことが報告されている。しかし，2.7
Ms (μB/f.u.)

M s の圧力依存性の報告は基底状態と見なせる極低温のみであり，室温付近の報告はほとんどない。そこで今回は，HM2.5と予想されているホイスラー合金 Mn2 CoSn を作製し，M sの圧力依存性の温度変化について調べた。

2.3

圧 力 を 印 加 し た 状 態 で T = 7.5 K か ら 室 温 ま で 温 度

7.5 K

10 K

50 K

100 K

150 K

200 K

250 K

300 K

2.1

を 変 化 さ せ M (H) を 測 定 し ，各 温 度 に お け る M s の 圧

0.0

0.6
0.9
1.2
p (GPa)
図1 Mn2CoSnの各温度における自発磁化Msの圧力依存性。

力 依 存 性 を 調 べ た 。図 1 は Mn2 CoSn の 各 温 度 に お け る

M s の 圧 力 依 存 性 を 示 し て い る 。M s は ，T = 7.5 K で0.3

圧 力 に 依 存 し な い の に 対 し ，温 度 の 上 昇 に 伴 い 圧 力 依 存

A-9

高圧下における Fe1.3 Mn1.7 Si の磁気特性
鹿児島大学理工学研究科 A , 東京大学物性研究所 B

赤石幸起A , 重田出 A , 廣井政彦 A , 郷地順 B , 上床美也B

ホイスラー化合物 Fe3−x Mnx Si は広い範囲の組成で研究増加に伴って減少しているように考えられる。これらの常圧されており、低温で複雑な磁性を示すことが知られている。

下と高圧下での性質を比較する。

Fe3 Si(x = 0) は強磁性体であるが、x の量を増やすとキュ[1] M.Hiroi et al. J.Phys: Conf. Ser. 969 (2018) 012098

リー温度 (TC ) が下がっていき、x > 0.75 では TC のさらにB (T)の研究で x = 1.7 の近傍では TA よりさらに低温 (TA2 ) で新
たな反強磁性的な磁性をもつ AF2 相が現れることが発見された [1]。本研究では Fe1.3 Mn1.7 Si(x = 1.7) に圧力をかけるこ

4

TA

2

とによって磁気相転移が起こる転移温度や転移磁場がどのように変化するか調べた。その結果、圧力をかけることで TA200が高磁場側へシフトすることが分かった。また、TC も圧力の常圧
0.64GPa
1.2GPaAF

6

低温 (TA ) で反強磁性的な磁性をもつ AF 相が現れる。最近

AF2
20

40

T (K)

60

P
TC
TC
80

図 高圧下におけるFe1.3Mn1.7Siの磁気相図

7

100

A-10

ベータ Mn 型金属磁性体の電子状態と質量増大
琉球大理 A

梯祥郎A

ベータ Mn 型格子を基本とする M ｎとその化合物は比熱の異常やフラストレーション，スキルミオンナノ格子の生成など特異な振る舞いを示すことが知られている．これらの物質の実験的側面は詳細に亘って調べられているが，格子構造が複雑で電子間相互作用の取り扱いが難しいために，格子構造と電子状態に基づくミクロな理論的研究は進んでいない．そこで，今回，ベータ

Mn 型格子（A13 型）上のシングルバンドハバードモデルを考え，これからどのような電子状態と特性が期待されるかを調べた．具体的には，グッツウィラー波動関数理論の改良版である運動量依存局所変分理論 [1] に基づいて電子間相互作用を取り入れ，常磁性状態における電子状態と運動量分布関数，質量増大因子，電荷・スピン揺らぎなどの振る舞いを電子数・クーロン相
互作用パラメーターの関数として数値的に調べた．その結果，ベータ Mn 格子上の電子では，bcc，fcc 格子の場合に比べてバン
ド幅が 10 パーセント以上減少し，かなり強い相関電子系を形成していることが分かった．さらに，電子数を変化させて準粒子重みを調べると，half-filled からずれた電子数 1.1 付近（d 電子数に換算して Mn 付近）で質量増大因子ｍ＊/m 〜 10 程度の大きな電子比熱の増大が生じることを見出した．質量増大はバンド幅の減少とフェルミ面近傍の電子状態数の増大によって引き起こされる．以上の結果はベータ Mn の低温比熱の増大がモット-ハバード型質量増大によって説明できることを示唆している．

[1] Y. Kakehashi et. al., JPSJ 80, 114708 (2011); 86, 034711 (2017); 90, 034708 (2021).

A-11

ZrTe3 の bc 劈開面における角度分解光電子分光
佐賀大理工 A , 佐賀大シンクロ B , 日大理工 C , 東理大理 D

真木一A , 藤本裕二 A , 山本勇 B , 東純平 B , 出

村郷志 C , 坂田英明 D

ZrTe3 では、b 軸に伸びた鎖状構造が、a 軸方向に反転結合
して、ab 面の層状構造を作っている。層間（c 軸）はファン
デルワールス力による弱い結合である。同物質は約 63 K でCDW 状態に転移する。また 2 K 程度以下では超伝導が現れ

b*
(Å-1)

る。CDW の発現機構と、CDW と超伝導の共存機構を明らか

0.5

Yにするには、層間の電子構造の知見が望まれる。図は、ZrTe3Γk (/A)の ab 面で測定した角度分解光電子分光（ARPES）像である。

0.0
0.0

ab 面は試料劈開によって清浄に準備でき、ARPES 測定にはB適している。図から、先行研究同様の、Γ点を中心とした円筒-0.5状フェルミ面と、ブリルアンゾーン端近くの 1 次元的フェルミ面が確認できる。今回我々は、同物質が b 軸に沿って細く-1.0

割けることに注目し、新たに bc 劈開面の ARPES 測定を試み

-0.5

0.0
k (/A)

0.5

kx (~a*) (Å-1)

た。ARPES 測定では、光子エネルギーを変えることで、試料の深さ（a 軸）方向の情報が得られる。b*の位置を定め、次に光子エネルギーを変えたところ、a*方向の変化に対応した、ab面での測定をよく再現する ARPES 像を得ることに成功した。

8

1.0

A-12

bc 劈開面でみた ZrTe3 の電子構造
佐賀大理工 A , 佐賀大シンクロ B , 日大理工 C , 東理大理 D

藤本裕二A , 山本勇 B , 東純平 B , 真木一 A , 出

村郷志 C , 坂田英明 D

ZrTe3 は約 63K で電荷密度波 (CDW) 状態に転移する。回

T=80K
hν=84eV

折実験から得られた CDW ベクトルは q=(1/14a*, 0, 1/3c*)であり、層間である c 軸方向に主要な成分をもつ。しかし、

ZrTe3 の層間はファンデルワールス力による弱い結合である。

D
Intensity (arb. units)

そのため、この結果は、低次元性に由来した従来型の CDW
機構とは相容れないように見える。c 軸方向の電子構造を調べる必要がある。そこで本研究では、bc 劈開面の ARPES
測定から、c 軸方向の電子構造を調べることにした。右図に

ZrTe3 のブリルアンゾーンの模式図を示す。a*方向のブリル
アンゾーン端付近にシート状のフェルミ面があり、この部分がCDW の発現と関係すると考えられる。左の図は、この a*の位置で、CDW 転移温度より高い 80K において測定した EDC

c*
Γ

b*

a*

D
E

スペクトルである。右図の DE（c*方向）に沿って、スペクトルは一様であることが分かる。この結果は、フェルミ面の形がc*方向に平行であることを意味しており、CDW の主な成因がネスティングではないことを示唆する。講演では、転移温度以E下での ARPES 測定の結果なども含めて、詳細を報告したい。

A-13

-0.2
0
0.2
Energy (eV)

超伝導 MoReNx 薄膜における輸送特性の窒素濃度依存性
熊大自然 A , 熊大理 B , 国立天文台 C , 九大理 D松尾 皐平A , 武田 寛喜 A , 山元 一太 A , 成松 真唯 B , 牧瀬

圭正 C , 篠崎 文重 D , 市川 聡夫 B

薄膜や細線化を用いた低次元超伝導デバイスの材料評価の転移した。最もスパッタ時間が短い 5 秒試料は各 N2 ガス流ために、超伝導薄膜の諸特性を定量的に調べている。これまで

量比において抵抗ゼロまで下がり切らなかったり絶縁体的な研究してきた MoRe の結果を受け、N2 ガスを導入して成膜し振る舞いが見られた。また、最も N2 ガス流量比が大きかった MoReNx 薄膜の超伝導-絶縁体 (S-I) 転移の臨界面抵抗 Rc

た 10.54% 試料は全てのスパッタ時間の試料が超伝導転移をや臨界温度 Tc 等の超伝導パラメータを調べている。前回の報示さなかった。対破壊パラメータδの面抵抗依存性を図に示

告から引き続き新たな試料を作製し、今回は窒素濃度に対するす。理論値との比較も含め、詳細については当日報告する。
1

室温の面抵抗 Rsq や抵抗の温度依存性、超伝導ゆらぎの解析から求まる対破壊パラメータδに注目する。ここで、δは非弾

654d (h = 0.1)性散乱時間 τin に対して δ ∝ 1/τin の関係がある。質量比75:25 の MoRe をターゲットに RF スパッタリング装置を用いて試料を作製した。スパッタガスには Ar と N2 を使用し、全ガスに対する N2 ガス流量比を 1.23% ∼ 10.54%、スパッタ

h = ln (T/Tc) = 0.1

32

1.23 %
2.5 %
5.0 %

0.1

時間は 5 秒 ∼ 60 秒に変化させることで薄膜を作製した。温654

度範囲 2 ∼ 300 K、磁場 -7 T ∼ 7 T の範囲において抵抗値を10測定した。抵抗の温度依存性について、N2 ガス流量比 1.23%∼ 7.5% のスパッタ時間 10 秒 ∼ 60 秒の試料は全て超伝導

2

3

4

5 6 7 8100

Rsq (W)

9

2

3

4

5 6 7 8

1000

A-14

3

He-4 He 混合ガスからの高純度 3 He ガス精製装置の開発

九大院工 A , 九大工 B

永石誠之助A , 岩波舜也 A , 植嶋玄 A , 芝洋斗 B , 河江達也 A

極低温状態を実現するため、³ He と 4He の混合液を冷却寒剤として使用する希釈冷凍機が広く用いられている。しかし、³

He は自然界にはほとんど存在せず人工的に作られるため、供給量には限りがあり、現在は入手が非常に困難な状態にある。この状況は量子コンピュータ開発をはじめとした量子工学や量子物理の発展に大きな支障となっている。そこで我々は³ He ガスの安定供給を目指し、古い希釈冷凍機に残された³ He-⁴ He 混合ガスから³ He を分離精製する技術の開発を目指している。
具体的には³ He と⁴ He の蒸気圧の差を利用して、それぞれを分離精製する。³ He と⁴ He は１気圧の蒸気圧下ではそれぞれ約 3.2K、4.2K で液化し、低温になるにしたがいその蒸気圧差は急激に増大する。例えば、2K では約 10 倍の蒸気圧の差が、1K になると 100 倍以上の差になる。そこで T¡1K において混合ガスの精製を実施するため、³ He 冷凍機に分離精製装置を取り付けた実験装置を製作し実験を行った。試料ガスとして実際に希釈冷凍機で用いていた 13.2L の混合ガス（³ He：⁴ He ＝20.5%：79.5%）を用いて精製を行った。その結果、³ He 濃度 75%（ 2L）まで上昇させたものと、 6%( 11L) の低濃度のものに分離することができた。さらに、この低濃度の混合ガスを再び精製することで、³ He 濃度を 0.4%( 8.3L) まで低減して回収することができた。講演では上記実験を行った装置を改良した後のガス精製結果も含め、詳細について報告する予定である。

A-15

ハーフメタルホイスラー合金 Co2 MnSi と超伝導体 NbN のエピタキシャル薄膜の超伝導特性
鹿児島大理 A , 東北大金研 B , 九大理 C

奧柊大A , 重田出 A , 窪田崇秀 B , 篠崎文重 C , 高梨弘毅 B , 廣井政

彦A

近年，ハーフメタルや強磁性形状記憶合金，熱電材料のよ=Tc0 −(Tc0 −Tc ∞ )[1 − exp(−d/d∗ )] で与えられ，単調に減少

うな多くの機能性材料として，ホイスラー合金が注目を集めする。点線は Tc ∞ = 8.56 K，d∗ = 4.22 nm の計算線である。

ている。ホイスラー合金 Co2 MnSi (CMS) は，面直通電型巨

発表当日は，導出した他の物理量の膜厚依存性を考慮して，

大磁気抵抗 (CPP-GMR) 素子において，大きな磁気抵抗比がハーフメタル特性の超伝導特性への影響について議論する。

報告されているハーフメタル材料である。そこで本研究では，

16

NbN と CMS をエピタキシャル成長させた積層膜を成膜し，

14

CMS のハーフメタル特性が超伝導近接効果を介して NbN のTc0=14.26 K
Tc,exp12

Tc (K)

超伝導性へ与える影響や超伝導ゆらぎ効果を調べた。

10

図 1 は零磁場における NbN(15)/CMS(d)/Au(2) の超伝

Tc,cal8

導転 移 温 度 Tc (d) の膜厚 d 依存性を示す。実線は実験値

Tc,cal(d)=Tco－Δ[1-e(-d/d*)]Δ=(Tc0－Tc∞)

Tc,exp のガイドラインである。d の増加に伴い，Tc,exp は
d = 0 の Tc0 (0) = 14.26 K か ら 減 少 し 始 め る が 5 nm

0付近で極小値をとり，その後増加に転じる。超伝導体 S/

0

常 伝 導 体 N 積 層 膜 の Tc は 低 下 す る こ と が 知 ら れ て おり，N 層の膜厚が d の場合，Tc,cal (d) は簡易的に Tc,cal (d)

10

2

4

6
8
10
12
14
d (nm)
図1: 超伝導転移温度Tcの膜厚d依存性

A-16

MnPt-Bi の磁場中熱処理効果
鹿児島大学理学部物理科学科 A , 鹿児島大学大学院理工学研究科 B , 九州工業大学大学院生命体工学研究
科C

竹原功康A , 三井好古 B , 高橋巡季 B , 末吉由育 B , 佐々木巌 C , 小山佳一 B

磁場は強磁性体への反応や合成を促進させる。MnBi はキュリー温度 630 K の強磁性であり、磁場によって、Mn とBi から MnBi への反応が促進することが報告された。一方、
MnPt は L10 構造を有する反強磁性体である。そこで、反強磁性 MnPt と強磁性 MnBi の磁場中反応を明らかにするために、MnPt-Bi の磁場中熱処理を行った。

MnPt-Bi は 、Bi 融 液 中 の MnPt の 分 布 を 均 一 に 保 つた め 、粉 末 状 の MnPt と Bi を 混 合 し 、プ レ ス し た も のを 砕 い た も の を 使 用 し 、5 T お よ び 0 T で の 磁 場 中 熱処 理 を 行 っ た 。熱 処 理 温 度 は Bi の 融 点 以 上 で あ る 573

K と し た 。図 1 に MnPt の 粉 末 X 線 回 折 測 定 結 果 を 示
す 。L10 構 造 を 示 し て い る こ と が 確 認 さ れ た 。講 演 で は

図１ MnPt粉末のX線回折パターン

磁 場 中 熱 処 理 し た MnPt-Bi の 組 織 に つ い て 報 告 す る 。

A-17

Ni2 MnAl の強磁性規則相成長の微視的観察
鹿児島大学 A , 信州大学 B , 東北大学金属材料研究所 C , 東北大学金属材料研究所 D , 鹿児島大学理工学研究
科 E , 鹿児島大学理工学研究科 F浅野志A , 小林領太 B , 梅津理恵 C , 髙橋弘紀 D , 三井好古 E , 小山佳一 F

Ni2MnAl は、規則相である L21 構造では強磁性であり、不規則相である B2 構造では常磁性を示す。規則-不規則変態が 773 K と低いことから規則化には長時間の熱処理が行われてきた。本研究の目的は、磁気力顕微を用い、 Ni2MnAl における B2 相から L21 相への規則化挙動を明らかにすることである。図１に 400 ℃で熱処理した Ni2MnAl の磁気力分布を示す。磁化の凹凸が観察され、その多くは原子間力顕微鏡
画像で観察された凹凸と異なる。すなわち、規則化した L21
相の領域を磁気力によって観察することができた。Ni2MnAlの規則化が、B2 マトリクスからの強磁性 L21 核の生成-成長によって進むことがわかった。講演では、350 ℃で熱処理した試料についても報告する予定である。

11

A-18

Mnx Fe1−x ZnSb の結晶構造
鹿児島大学理学部物理科学科 A , 鹿児島大学大学院理工学研究科 B , 東北大学金属材料研究所 C 田中秀知A ,長野杜春 B , 三井好古 B , 梅津理恵 C , 小山佳一 B

MnZnSb は正方晶 Cu2 Sb 型結晶構造を有する擬二次元
強磁性体の 1 つである [1]。我々は CrZnSb-MnZnSb 系では CrZnSb は 強 磁 性 を 示 さ な い こ と を 報 告 し た 。一 方 で

FeZnSb は強磁性であると報告されている [2]。本研究ではMnx Fe1−x ZnSb の合成と結晶評価を行なった。
試料は反応焼結法によって作製した。873 K で 48 時間の熱処理後、徐冷した。結晶構造は粉末 X 線回折測定によって評価した。図１に x=0、0.5、1 の X 線回折パターンを示す。

3 つの組成で正方晶 Cu2 Sb 型結晶構造であることがわかった。講演では Fe 置換と結晶構造の関係について報告する。

[1]S. Mori et al., Jpn. J. Appl. Phys. 32 (1993) Suppl.
32-3, 273

図１ MnxFe１ーxZnSb（x=0、0.5、1）のXRDパターン[2]D. Xiong, J. Solid State Chem. 184 (2011) 1159.

12

会場 B
領域 5, 7, 8, 10B-1

角度分解光電子分光による Ti4 O7 の電子状態
佐賀大学大学院理工学研究科 A , 佐賀大学シンクロトロン光応用研究センター B , 京都大学大学院人間・環境学研究科 C

古田虎太朗A , 東純平 B , 山本勇 B , 渡邊雅之 C

Tix O2x−1 (x ≧ 4) の組成を持つ物質はマグネリ相と呼ばれている。これらのマグネリ相は低温で絶縁体に変化する Ver-0wey 転移をすることで知られている。Ti4 O7 は約 150K 以上
2

Binding Energy (eV)の高温相では金属、130K ＜ T ＜ 150K の中間相では半導体
的、130K 以下の低温相では絶縁体的性質を示すことが、これまでの研究で判明している。しかし Ti4 O7 にはへき開性がない
ので、清浄表面を作製することが困難であり、これまで角度分
解光電子分光でバンド構造を調べた報告はなかった。本研究

4

6

8

では Ti4 O7 単結晶を真空中でスパッタ-アニールすることにより清浄表面を得ることができたため、放射光を用いた角度分解10

光電子分光を行い、Ti4 O7 の電子状態を調べた。図は放射光のTi4O7 300K
2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

5.0

k^(Å-1)

エネルギーを変えながら測定した垂直放出角度分解光電子イ
メージの２次微分である。束縛エネルギー 0eV から 2eV の間

図：励起光エネルギー依存垂直放出角度
分解光電子強度イメージの２次微分で Ti3d バンドの分散が確認でき、4eV から 9eV の間では O2p
バンドの分散も見られる。本講演では表面平行方向のバンド
構造や温度に依存した電子状態の変化についても報告する。

13

B-2

グラファイト基板上に作製した亜鉛フタロシアニン薄膜の励起電子ダイナミクス
佐賀大学大学院理工学研究科 A , 佐賀大学シンクロトロン光応用研究センター B

永友翔A , 山本勇 B , 東

純平 B , 今村真幸 B , 高橋和敏 B
有機薄膜/電極基板の界面における励起電子ダイナミクスは、太陽電池などに用いられる有機薄膜の機能発現を理解する上で重要な知見である。本研究では、有機デバイス材料として期待される亜鉛フタロシアニン (ZnPc) 薄膜をグラファイト基板上に作製し、時間分解光電子分光測定により薄膜および界面における励起電子ダイナミクスを調べた。
実験は佐賀県立九州シンクロトロン光研究センター (SAGA-LS) の BL13 で行った。光源には Ti:sapphire 再生増幅器を用い、ポンプ・プローブ法による時間分解光電子分光測定を行った。ポンプ光とプローブ光は、それぞれ第二高調波 (hν=2.99 eV) と第四高調波 (hν=5.98 eV) を用いた。ZnPc 薄膜は蒸着量 19 nm と 1 nm（単分子層）のものを作製した。
蒸着量 19 nm 薄膜では EF + 0.8 eV(S1n ) と EF 近傍 (S10 ) に一重項励起状態に由来する構造が観測された。S1n は 400 fs 以内に消失したが、S10 は 10 ps 以上たっても残り続けた。これらの緩和過程は過去の文献 [1] との比較から、それぞれ分子内振動緩和と項間交差と考えられる。一方、単分子薄膜では S1n は蒸着量 19 nm と同様に 400 fs 以内に消失したが、S10 も 500 fs 以内に消失し項間交差による遅い緩和過程は観測されなかった。この S10 の早い緩和過程はグラファイト基板を時間分解測定した結果との比較から、ZnPc 分子からグラファイト基板への電子移動によるものであると結論付けられた。

[1]D. Ino et al., J. Phys. Chem. B 109, 18018(2005)

B-3

2 次元ディラック電子系の電子比熱の理論
熊本大学大学院自然科学教育部 A , 熊本大学教育 B

築出啓太A , 岸木敬太 B

グラフェンは質量ゼロの 2 次元ディラック電子系が実現している物質である [1]. グラフェンの強束縛モデルで, 最近接とび移
り積分の値が等しい時 (ta = tb = tc ), 線形のエネルギー分散をもつディラックコーンがディラック点で接している.状態密度は |ϵ| に比例する.その結果, 電子比熱は T 2 に比例することが知られており, 実際,α − (BEDT − T T F )2 I3 では実験的に確認されている [2]. 一方, 一方向の最近接とび移り積分 (ta ) の値を大きくすると二つのディラック点は近づき, ta = 2t, tb = tc = t のときには, 二つのディラック点が重なる.その場合, kx 方向の分散は二次の波数依存になり, ky 方向については一次の波数依存となる.この状態はセミディラックと呼ばれている [3].セミディラックは, 黒リンにおいて実験的に観測されている [4].本研究ではグラフェンの強束縛モデルを用いて 2 次元セミディラック電子系の電子比熱を解析的に計算した.ディラック電子系では, 電子比熱は 3.98T̃ 2 (T̃ = (kB T )/t) となるが, セミディラック電子系では, 0.766T̃ 1.5 になることを明らかにした.これは, 状態密度が |ϵ|1/2に比例することに起因する.さらに, ディラックからセミディラックまで変化させた場合（ta = 1.0 ∼ 2.0）での電子比熱も数値的に調べたので報告する.

[1]K.S.N ovoselov, A.K.Geim, S.V.M orozov, D.Jiang, Y.Zhang, S.V.Dubonos, I.V.Grigorieva, and A.A.F irsov,
Science306 666(2004).
[2]T.Konoike, K.U chida, and T.Osada, J.P hys.Soc.Jpn.81, 043601(2012).
[3]Y.Hasegawa, R.Konno, H.N akano, and M.Kohmoto, P hys.Rev.B74, 033413(2006).
[4]J.Kim, S.S.Baik, S.W.Jung, Y.Sohn, S.H.Ryu, H.J.Choi, B.−J.Y ang, and K.S.Kim, P hys.Rev.Lett.119, 226801(2017).

14

B-4

複屈折イメージング法を用いた KH2 PO4 の強誘電相転移の観測
鹿児島大学大学院理工学研究科 A , 鈴鹿工業高等専門学校 B

豊田健晟A , 三浦陽子 B , 真中浩貴 A

複屈折量には機械的な歪みだけでなく, 誘電性や磁性に関

今回, 複屈折イメージング測定を行った結果, 下図に示すよする情報も含まれていることがよく知られている。ところでうに ac 面内の位相差は室温から温度を下げていくと単調増加

X 線回折のような干渉性を利用したミクロ測定では原子配列したが, 強誘電転移温度 Tc = 123 K よりも低温で急落するこの情報が得られる反面, 電気分極等のマクロ測定に影響を与とが分かった。一方, ab 面内では Tc = 123 K でドメインのえる粒界やドメイン構造の情報を得ることは難しい。このよ形成に伴う異常だけでなく, 110∼120 K にも新たな異常が現うな 2 つの領域の中間領域に相当する測定手法として複屈折れた。本発表では, これらの測定結果から, 常誘電相から強誘イメージング法があり, 本研究では強誘電体 KH2 PO4 のドメ電相への相転移機構について検証する。

[1] R.Blinc: J. Phys. Chem. Solids 13, 204 (1960).

インの形成過程に注目した。

1940 年代以降, 本物質の強誘電転移機構は量子トンネリン[2] Tominaga 他: Solid State Commun. 48, 265 (1983).

グモデルで説明できるとされてきたが [1], 2000 年代に入ると[3] B. Zwicker 他: Hel. Phys. Acta. 17, 346 (1944).

このモデルを否定する局所歪モデルが提案され [2], これらのモデル妥当性については未だに決着していない。この問題の解決には, 常誘電相において局所的に対称性を破る PO4 四面体の歪みを検証する必要がある。ところで KH2 PO4 の複屈
折の温度依存性によれば, 常誘電相から強誘電相への相転移と同時に ac 面内の位相差が急激に減少すると報告されている [3]。この理由については未だに分かっておらず, 常誘電相の複屈折の起源を理解する必要がある。

B-5

トポロジカル近藤絶縁体 SmB6 における表面金属状態の観測
九州大学工学部 A , 茨城大学理工学研究科 B , 東京大学物性研究所 C

寺本翼A , 原田琢良 A , 高橋拓也 A ,伊賀文俊 B , 志賀雅亘 C , 河江達也 A

SmB6 は近藤絶縁体の一種だが、近年の理論的研究から、極測を目的として測定を行っている。講演ではその結果につい

低温下でトポロジカル絶縁体 (TI) になることが提案されていて報告する予定である。[1] M. Dzero, K. Sun, V. Galitski,

る [1]。しかし、その実験的証拠については未だ不十分である。

and P. Coleman, Phys. Rev. Lett. 104, 106408 (2010).

TI はバルクが非磁性絶縁体であるのに対して表面は金属的で[2] 原田琢良, 志賀雅亘, 高橋拓也, 稲垣祐次, 伊賀文俊, 河あり、その表面金属相には純スピン流が存在するという特徴を

江達也、日本物理学会第 76 回年次大会講演予稿集 13aH-4持つ。またこのような TI の特徴に起因して、表面のバンド分
散にはディラックコーンが出現する。我々は SmB6 において

TI の持つ上記特徴を直接観測することを目的に実験を行っている。まず純スピン流を観測するため、点接合アンドレエフ反射法を用いて微分伝導度を測定した [2]。図 1 は、超伝導体 Nb
を探針としたときの SmB6/Nb 界面の微分伝導度である。測定結果はファノ共鳴とスピン分極を仮定した BTK モデルの足し合わせで良く再現され、バルク近藤絶縁体表面上に純スピン流が流れているという TI の特徴と矛盾しない。そこで TIとしてのさらなる確証を得るため、現在ディラックコーンの観

15

B-6

点接合分光法を用いた CeB6 の電子状態測定
九大院工 A , 茨城大理 B

志賀雅亘A , 高橋拓也 A , 伊賀文俊 B , 河江達也 A

点接合分光法（PCS）は、物質の電子状態を直接観測でを示す。この結果から、ゼロバイアス付近に鋭いピーク構造（きる手法であり、これまでに高温超伝導体や重い電子系物質

ZBCP ）、± 0.5mV 付近にコブ状の構造が見て取れる。これなどの様々な強相関物質に応用されてきた。一方で、Ce 化合

らの構造は、通常の超伝導体/金属界面での現象は説明できな物などの近藤温度が低い物質での PCS による電子状態測定

い。講演では、詳細なデータを示しながらこれらの構造の起の報告は極めて少ない。この原因は、常伝導金属を探針とし源について説明する。
Normalized conductance (a. u.)て用いて観測した際の近藤共鳴状態を反映するファノ信号のエネルギー分解能が、近藤温度と同程度であるためと考えられる。したがって、近藤温度が低い物質において十分な分解能で PCS を行うためには、エネルギー分解能を向上させる必要がある。我々はエネルギー分解能を向上させる方法として、超伝導体を探針に用いることを着想した。そこで本研究では、非常に低い近藤温度を持つ CeB（
6 TK = 1 − 2K ）を用いて、CeB6 と超伝導体（N b）界面での P CS 実験を行い、CeB6 の近藤共鳴状態、低エネルギーの磁気励起に起因すると考えられる P CS 信号を得ることができたのその結果を報
告する。

B-7

2

CeB /Nb
6
1.8 T = 1.5 K
1.6
1.4
1.2
1
0.8
-3

-2

-1

0
1
V (mV)

23

図 1 に CeB6 /N b 界面での微分伝導度測定の結果

点接合分光法を用いた価数揺動物質 CeSi2−x における電子状態測定
九大院工 A , 金沢大院自然 B , 金沢大理工 C

高橋拓也A , 寺本翼 A , 稲垣祐次 A , 井田啓介 B , 石渡光生 B ,大橋政司 C , 河江達也 A
希土類化合物中で重い電子状態が形成される場合、状態密度には伝導電子と f 電子の混成に起因する混成ギャップが生じると理論的に予想されているが、その詳細を調査するには状態密度を直接観測することが不可欠である。先行研究ではこれまで様々な Ce 化合物について走査トンネル分光 (STS) を利用した電子状態測定の結果が報告されているが、混成ギャップ形成を示唆するダブルピーク構造を有するスペクトルは未だ報告されていない [1]。これは f 軌道が内殻に局在するため、STS 測定
では f 軌道へのトンネル電子数が少なく十分な強度が得られていない可能性があると我々は考えた。そこで本研究では価数揺動物質である CeSi2−x 注目し、点接合分光法 (P CS) を用いて電子状態測定を行っている。
CeSi2−x は低温で中間価数状態を取るため、混成強度が比較的大きいと期待される。また、P CS 測定では ST S 測定と異なり、試料と探針を接触させて実験を行うため、内殻 f 軌道の観測に適していると考えられる。点接合分光実験を行った結果、測定信号のゼロバイアス付近にダブルピーク構造が出現しており、混成ギャップを反映している可能性が高いがわかった。本講演ではその詳細について報告する。[1]Aynajianetal.N ature486, 201 − 206(2012)[2]J.M.Lawrenceetal., P hys.Rev.B29, 2(1984)

16

B-8

キャリアドープされたモット絶縁体イリジウム酸化物 (Sr,La)2 IrO4 の輸送特性における巨大歪み効果九州工大院工 A , 九州大 Ⅰ 2CNERB
平和之

水野敬仁A , 小川颯也 A , 河野翔也 A , E. KavehB , 堀田善治 A , 松

A

5d 遷移金属酸化物 Sr2 IrO4 は強いスピン軌道相互作用をもつ強相関電子系物質であり, 反強磁性モット絶縁体状態が実現している。また、銅酸化物超伝導体とよく似た層状の結晶構造を持っているため、その電子状態と結晶構造の類似性から La 置換や酸素欠損によるキャリアドープでの高温超伝導の出現が理論的に予測されている [1] が、現在までに超伝導は発現できていない。本研究では Sr2 IrO4 への酸素欠損によるキャリアドープの新しい試みとして, 巨大ひずみ加工の 1 つである HPT(HighPressure Torsion) 法を用いた。セラミックスにおける HPT 加工では酸素欠損が生じることが報告されている [2, 3]。我々のグループではモット絶縁体イリジウム酸化物 Sr2 IrO4 の HPT 加工による巨大歪み効果について調べ、その輸送特性 (電気抵抗,熱電能) が変化し電気伝導性が高くなることを確認した [4]。これは HPT 加工により酸素欠損が導入されたためと考えられる。
本講演では La 置換により電子ドープされた (Sr,La)2 IrO4 の輸送特性における巨大ひずみ効果について報告する。

参考文献[1] F. Wang and T. Senthil, Phys. Rev. Lett. 106, 136402 (2011).
[2] Z. Horita, J. Jpn. Inst. Light Met., 60, 134-141 (2010).
[3] K. Edalati, Adv. Eng. Mater. 21, 1800272 (2019)[4] 小川颯也, 堀田善治, Edalati Kaveh, 松平和之， 第 126 回日本物理学会九州支部例会（オンライン）2020 年 12 月 5 日.

B-9

MgTiO3 -Ti2 O3 混晶系の磁気輸送特性
鹿児島大理工 A , 上智大理工 B

髙須和也A , 有薗実駿 A , 白崎巧 B , 桑原英樹 B , 奥田哲治 A

イルメナイト型 MgTiO3 は、TiO6 八面体が辺共有して形成する層と MgO6 八面体が辺共有して形成する層が八面体の面を共有してつながり c 軸方向に交互積層する秩序型コランダム構造をとる非磁性絶縁体である。一方、ほぼ同構造のコランダム型構造を持つ Ti2 O3 では、c 軸方向に並行に並ぶ二つ Ti3+ イオンがスピン一重項二量体 (dimer) を形成する絶縁体で、温度上昇
や僅かな不純物でユニークな絶縁体・金属転移を示すことが知られている。[1] 本研究では、MgTiO3 − Ti2 O3 混晶系である

Mg1−x Ti1+x O3 の単結晶育成を FZ 法により試み、優れた熱電特性など新物性の探索を行った。x = 0 では Ar 雰囲気で、その他の組成では還元雰囲気下で単結晶育成を試みたところ、x = 0, 0.2, 0.22, 0.3, 1/3, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 0.95, 1.0 で不純物のない結晶の育成に成功した。育成した結晶の粉末 X 線回折のリートベルト解析によると、室温では x = 0.2, 0.22, 0.3, 0.33 はイルメナイトとコランダムの混合相になっているが、その他の組成ではイルメナイト (x = 0) もしくはコランダム (x ≧ 0.6) の単相となっていることが分かった。本講演では、得られた結晶の磁性、輸送特性、熱電特性の詳細を報告する。

[1] M. Uchida, et al., Phys. Rev. Lett. 101, 066406(2008).

17

B-10

磁束ピン止めを導入した YBCO 多層薄膜における磁束グラスおよび常磁性マイスナー
効果
九工大工 A

三明瞭太A , 川口皓大 A , 出口博之 A , 美藤正樹 A , 堀出朋哉 A , 松本要 A

銅酸化物超伝導体 YBa2 Cu3 O7 (YBCO) に, 非超伝導体

磁性磁化に対応する m の角度依存は非常に大きい．そのBaHfO3 ナ ノ ロ ッ ド の 磁 束 ピ ニ ン グ セ ン タ ー を 導 入 し た

他の磁気特性の薄膜層数・角度依存についても報告する．

YBCO の単層および多層薄膜試料について低磁場下における磁気グラス特性を調べてきた．その結果, グラス転移
温度での非線形磁化の異常, ゼロ磁場冷却磁化と磁場中冷却磁化の分岐および熱残留磁化・常磁性マイスナー効果の出現などの磁気特性を示すことが明らかになった.

今回

は, 磁気特性の薄膜の層数依存およびナノロッドの軸方向と印加磁場方向のなす角度変化による依存（傾斜磁場依存）について報告する．一例として図 1(A) に多層薄膜の磁場
中冷却磁化の温度依存の傾斜角変化を示す．常磁性マイス
ナー効果が，転移温度以下ですべての角度で観測されている．その磁場依存性は図 1(B) 中の式でよく再現され，常B-11

スピン三重項超伝導体 UTe2 の圧力下物性
九州大学アイソトープ統合安全管理センター A , 東北大学金属材料研究所 B , 東北大学大学院工学研究科 C
本多史憲A,B , 小泉尭嗣 B,C , 佐藤芳樹 B,C , 李徳新 B , 青木大 B

アクチノイド化合物は遍歴性，局在性を併せ持つ 5f 電子に起因した強磁性と超伝導の共存 (UGe2 , URhGe, UCoGe) など特異な電子物性を示すことが知られている. 強磁性相関が強くスピン三重項超伝導が発現していると考えられている UTe2 (Tsc =1.5K) の発見により、ウラン化合物の磁性と超伝導の研究は新たな局面を迎えた [1]。UTe2 に圧力をかけていくと約 1 GPa で超伝導転移温度は最高値を示し、1.5 GPa 程度で消失するが、圧力下では多重超伝導相があると考えられている [2]。また超伝導の消失後、1.5 GPa 以上で圧力誘起磁気秩序によると思われる異常が電気抵抗や比熱測定で観測されている。UTe2 の高圧下の電子状態に関する知見を得るため、高圧下における磁化測定, 電気抵抗測定、x 線回折実験を行なった。UTe2 は空間群

Immm の体心直方晶の結晶構造をもち、常圧では a 軸が容易軸となり大きな磁気異方性を示すが, 圧力をかけていくと次第に異方性は抑えられ,1.7 GPa では容易軸が b へと変遷していく. 得られた 1.7 GPa の帯磁率測定からは UTe ＄＿ 2 ＄の圧力誘起
磁気秩序は反強磁性と考えられることがわかった. 圧力下電気抵抗測定からは電子状態が 3 GPa 以上で大きく変化し、230 K
付近に新たな相転移と思われる折れ曲りが観測された。x 線回折実験から室温で約 4 GPa 以上で圧力誘起構造相転移を見出した。これは低圧相の直方晶から正方晶（高圧相）への結晶構造構造相転移とみられる。

[1] S. Ran et al., Science 365, 684 (2019), D. Aoki, et al., J. Phys. Soc. Jpn. 88, 043702 (2019). [2] D. Braithwaite, etal., Commun. Phys. 2, 147 (2019). [3] D. X. Li, J. Phys. Soc. Jpn. 90, 073703 (2021).

18

B-12

硫化スピネル Fex Cu1−x Cr2 S4 の熱物性
鹿児島大学

理工学研究科 A , 鹿児島大学

理学部 B , 鹿児島大学

共通教育センター C

坂井奎太A , 井

元達郎 B , 伊藤昌和 C

化学式 AB2X4 で表されるスピネル構造を持つ化合物は方，x=0.9 では x=0.3 とは異なり，絶縁体的温度依存性を興味深い物性を示すものが多く，活発に研究が行われてい持つ．講演では FexCu1-xCr2S4 の ZT についても報告する．

る．硫化スピネル FeCr2S4 は，半導体的性質な電気抵抗率の温度依存性を示す．一方，FeCr2S4 の Fe を Cu で置き換えた CuCr2S4 は，金属的振る舞いを示し，両者で大きく異なる．本研究では両者の物性の違いの起源を調べるた
め，硫化スピネル FexCu1-xCr2S4 の電気抵抗率ρ，熱伝導率κ，ゼーベック係数 S を測定した．また，これらから無次元性能指数 ZT を導き出した．図に x=0.3 の電気抵抗率
ρの温度 (T) 依存性を示す．全温度域で温度上昇とともにρが大きくなる金属的振る舞いをしていることが分かる．一B-13

凝ブルッカイト型酸化物 Mg1−x Ti2+x O5 の磁性と輸送特性
鹿児島大理工 A , 上智大理工 B

吉永汰正A , 有薗実駿 A , 犬童代梧 A , 平岡大樹 A , 白崎巧 B , 桑原英樹 B ,奥田哲治 A
擬ブルッカイト Ti3 O5 はα, β, λの構造異性体を持ち、約 460 K で単斜晶β相から単斜晶λ相へ、約 500 K で単斜晶λ相か
ら斜方晶α相へ昇温により構造相転移が起こることが知られている。β相では隣接する Ti3+ イオン (S=1/2) がスピン一重項の二量体 (dimer) を形成し非磁性になる。β相からλ相への１次の構造相転移により磁性と輸送特性は不連続的に変化する。
一方、λ相からα相への２次の構造相転移ではキンク構造など異常は示すものの、磁性、輸送特性は連続的に変化することが知られている。我々は Ti3 O5 の一部を Al に置換した Al1−x Ti2+x O5 の単結晶育成に成功し、Al 量により、α, β, λ相の全ての相が室温で現れることを見出した。また、結晶構造、磁気特性、輸送特性を調べたところ比較的良い電気伝導率を示すα, λ相においても dimer 相関が残留し、磁気と輸送特性に影響を与えることを報告した。[1] 本研究では、より幅広い Ti の形式価数において結晶構造、磁気特性、輸送特性、熱電特性を調べるために、Ti3+ を Mg2+ で置換した Mg1−x Ti2+x O5 の単結晶を育成した。本発表では結晶育成及び各種の物性の詳細を報告する。

[1] R. Takahama, et al., Phys. Rev. Materials 4, 074401 (2020).

19

B-14

放射光赤外分光によるスピン軌道結合系イリジウム酸化物 Ca5 Ir3 O12 の研究
九州工大院工 A , 広大院先進理工 B , JASRIC , 茨城大院理工 D

林田桃佳A , 花手洋樹 A , 河野翔也 A , 中村

和磨 A , 長谷川巧 B , 池本夕佳 C , 筒井智嗣 C,D , 松平和之 A
イリジウム酸化物 Ca5 Ir3 O12 は空間反転対称性を持たない六方晶の構造 (P6̄2m, 189, D33h )[1] を持ち、IrO6 八面体が辺共有で c 軸方向に一次元鎖を形成し、その一次元鎖が c 面内で三角格子をなしている。Ir イオンの結晶学的サイトは 1 サイトであり、形式価数は +4.67 の中間価数状態にあり、Ir の 5d 電子の電荷 (価数) 揺動自由度を内在している [2]。Ca5 Ir3 O12 の電気伝導性は Ir の 5d 電子が役割を担い、半導体的電気伝導性を示す [1,3]。c 軸方向の電気抵抗の温度依存性は ln ρ ∝ T − 3 [4] であ
2

り、これは Efros-Shklovskii 可変領域ホッピング伝導と一致している [5]。しかし、第一原理計算の結果は c 軸方向の伝導性が高い金属的電気伝導を示しており [3,6]、Efros-Shklovskii 可変領域ホッピング伝導を示すには、クーロンギャップの形成が必要である。我々はこの物質が半導体的電気伝導性を示す理由を調べるために、SPring-8 の BL43IR において単結晶の放射光赤外分光測定を行い、その電子構造を調べた。本講演では、これらの結果および解析結果について報告する。

参考文献[1] M. Wakeshima, et al., Solid State Commun., 125, 311 (2003).
[2] S. Tsutsui, et al., J. Phys. Soc. Jpn. 90, 083701 (2021).
[3] K. Matsuhira, et al., J. Phys. Soc. Jpn. 87, 013703 (2018).
[4] H. Hanate, et al., J. Magn. Magn. Mat., 498, 166203 (2020).
[5] A. J. Houtepen, et al.,Nano Lett.. 8 (10), 3516-3520 (2008).
[6] M. Charlebois, et al., Phys. Rev. B, 104, 075153 (2021).

20

会場 C
領域 9, 11C-1

i 相 Ag-In-Yb 準結晶表面におけるペンタセン分子の安定吸着構造の探索
鹿児島大院理 A , NIMSB

佐藤壮紀A , 廣戸孝信 B , 松下能孝 B , 野澤和生 A

走査型トンネル顕微鏡を用いた先行研究により、icosahedral(i) 相 Ag-In-Yb 準結晶 2 回軸表面に吸着したペンタセン (Pn)
分子は、基板の Yb 原子の分布に依存して準周期的に配列することが確認されている。また、個々の Pn 分子は、基板の 5 回及び 2 回対称軸方向に沿い、Yb 原子のペアから成るサイトに吸着することが報告されている [1]。
本研究では、この 2 回軸表面における Pn 分子の吸着を密度汎関数理論 (DFT) による理論計算によって調査した。計算にはVienna Ab-initio Simulation Package を使用した。従来の DFT 計算では、周期性を持たない準結晶表面を扱うことができな
いため、既存の原子構造データ [2] から切り出した原子クラスタにより表面を近似する方法 (クラスタモデル) を用いて計算を行った。また、クラスタモデルは原子吸着エネルギーの計算精度がクラスタの大きさに依存するため、以前我々が行った吸着エ
ネルギーのクラスタサイズ依存性の検証結果 [3] を計算精度の目安として用いた。今回の計算では、Pn 分子 1 つを円柱状クラスタに対して水平に配置し、Pn 分子の位置を 5 回又は 2 回対称軸方向に沿って変位させながら吸着エネルギーを求めた。また、同様の計算を複数の異なるサイトにおいて行った。発表では、これらの計算結果をもとに、準結晶表面における Pn 分子の安定吸着構造について議論する予定である。
参考文献[1] A. Alofi, D. Burnie, S. Coates, R. McGrath, H.R. Sharma, Mater. Trans. 62 (3), 312-316 (2021).
[2] H. Takakura, C.P. G ó mez, A. Yamamoto, M. de Boissieu, A.P. Tsai, Nat. Mater. 6, 58-63 (2007).
[3] M. Sato, T. Hiroto, Y. Matsushita, K. Nozawa, Mater. Trans. 62 (3), 350-355 (2021).

21

C-2

酸素原子吸着による PdZn(111) 表面の構造変化の第一原理計算
鹿児島大理 A , (株)RKKCSB , 中大理工 C

岩村和哉A , 大谷友輔 B , 石井靖 C , 野澤和生 A

PdZn 触媒は、メタノール水蒸気改質 (Methanol Steam Reforming , MSR) において Cu 系触媒と同程度の活性、CO2 選
択性を持つ。この PdZn 触媒の CO2 選択性に関して、MSR 反応中に触媒表面に形成される ZnO の重要性が指摘されているが、ZnO が MSR 反応中に PdZn 表面に形成されるメカニズムは不明である [1,2]。そこで本研究では、ZnO 形成の可能性や、形成される場合の仕組みを明らかにするため第一原理計算を用いて酸素原子を PdZn(111) 表面に吸着させた際の表面の構造変化を調査した。
計算には、擬ポテンシャルと平面波基底を用いた第一原理計算パッケージである VASP(Vienna Ab-initio Simulation

Package) を使用した。表面構造はそれぞれ 6 層の原子層と真空層から構成されるスラブモデルを用いて近似した。真空層においては約 12 Åの厚さをとり、原子層においてはバルク側の 3 原子層を固定し、真空側 3 層を構造緩和させた。(2x2) 単位胞を用いて、酸素被覆率が 1ML に至るまで酸素原子を吸着させ、表面の構造変化を調査した。
酸素被覆率が 0.75ML に達した際、最表面 Zn 原子と吸着酸素原子からなる擬似 ZnO 構造が得られた。この擬似 ZnO 構造
は、ZnO(ウルツ鉱型構造) に見られる Zn-O の六角形リングと、subsurface に入り込んだ吸着酸素原子によって特徴付けられる構造である。酸素被覆率 1ML の際にも、同様に擬似 ZnO 構造が得られた。この特徴的な構造は酸素被覆率 0.125ML 0.625MLの際には出現しなかった。
。

[1] M. Friedrich, D. Teschner, A. Knop-Gericke and M. Armbruster, J. Catal. 285, 41 (2012)[2] G. K. Smith, S. Lin, W. Lai, A. Datye, D. Xie and H. Guo, Surf. Sci. 605, 750 (2011)C-3

低温水素吸蔵を利用したパラジウム水素化物の生成とその超伝導特性
九大工 A , 九大院工 B , 岡山理科大 C

加藤遼馬A , 宮川一慶 B , 廣田壮平 B , 稲垣祐次 C , 河江達也 B

パラジウム水素化物 (Pd-H) は、水素吸蔵金属の典型例として基礎物性から応用まで幅広い分野で長年大きな注目を集めている。Pd は水素を吸蔵すると、まず Pd の非常に大きな磁化率が急激に抑制されていく。そして反磁性が出現した後、水素濃度 (x =H/Pd) が x = 0.75 以上になると超伝導が出現する。この超伝導転移温度は水素濃度の増加とともに上昇し、x = 1 では約 10K 程度になる。我々の研究室では温度 T ≦ 200K で水素吸蔵を行うことで、常圧下でも高水素濃度の PdHx が生成可能であることに注目して実験を行っている [1]。Quantum Design 社の MPMS SQUID 磁束計と研究室自作の 3He インサートを組み合わせた測定システムを構築し、PdHx の超伝導転移における温度−磁場相図などを明らかにしている [2,3]。一方、PdHxの超伝導ギャップなどそのミクロ物性についてはほとんど実験がない。そこで本研究では点接合分光実験用の超伝導薄膜試料作製を目的に、Pd 膜 (15 μ m) への水素吸蔵とその超伝導特性の測定を行っている。講演ではこれら実験結果について報告する予定である。

[1] H. Akiba et al., Phys. Rev. B92, 064202 (2015).
[2] Y. Inagaki et al.,J. Phys. Soc. Jpn, 87, 123701 (2018).
[3] T. Kawae et al., J. Phys. Soc. Jpn, 89, 051004 (2020).

22

C-4

超伝導ナノコンタクトを利用した低温水素吸蔵の高精度検出
九大院工 A

宮川一慶A , 高田弘樹 A , 河江達也 A

我々は、水素が持つ強い量子性に着目して、液体水素[2] 家永, 高田, 河江, 固体物理 53, 317 (2018).

(LH2 ) 中に浸した金属ナノコンタクトの電気伝導特性の変化を追跡することにより、低温における金属内部への水素吸蔵、拡散の直接的観測を行っている。これまでに、Nb, V, Pd から作成した金属ナノコンタクト両端に LH2 中で 30 mV 以上の電圧を印加すれば T ∼ 20 K でも水素吸蔵が促進されることを明らかにしている [1,2]。今回、超伝導ナノコンタクトの
電気伝導特性を利用することにより、微小な電圧印加でも水素吸蔵が誘起されるかに着目して実験を行った。
図 1 は T ∼ 4.4 K で水素中に曝露した Nb ナノコンタクトの I − V 特性を示しており、それぞれ、8, 40, 70 mV の電圧を印加後に測定したものである。印加電圧を増加すると、ゼロバイアスにおけるジョセフソン電流の大きさが抑制されることが分かる。この抑制は、ナノコンタクト周辺に吸着した水素原子がコンタクト内部に侵入したことによって、透過率

図 1. T ~ 4.4 K で水素中に曝した超伝導 Nb ナノコンタクトに対して、最大で 8, 40, 70mV の電圧を印加後に測定された I-V
特性の変化。

が減少したためだと考えられる。講演では、より微小電圧印
加の場合についても詳細に報告する。

[1] K. Ienaga, H. Takata, Y. Onishi, etal., Appl. Phys. Lett. 106, 021605 (2015).

C-5

砂山の斜面の揺らぎ
九大院理 A

山科スミレA , 稲垣紫緒 A

山の斜面は角度が小さいほど長い時間山崩れを起こさず安定を保つが、日本では 35°を境に 急激に崩壊しやすくなる[1]。そのため、ほとんどの条例で 30°以上の斜面を崖と定義している。このように斜面を形成する粒子が滑らず安定を保つ最大の角度のことを 安息角 いう。室内実験ではこれまで斜面を形成する粒子のサイズや密度などの違いにより安息角が変化することが確かめられてきたが、正確なメカニズムは未だ解明されていない。我々の砂山の角度を測った実験では、粒子の物性だけでなく床の材質などの外的要因によっても角度が異なることを確認している。また、安息角は各粒子がとれる最大の角度とされているものの、注入法や排出法などの実験の系や解析方法によっても異なるという問題がある [2]。
そこで我々は砂山の斜面全体の角度ではなく、局所的に斜面の角度を観測しその揺らぎを見た。その際の各角度の発生頻度を確かめた。[1] S.Yanai , 光珠内季報 No.72, 6 (1988) [2]

Y. Grasselli , H.J. Herrmann. Physica A 246, 301 (1997)

23

C-6

粉体斜面流における障害物周りの速度場
九大院理 A

山口雅也A , 稲垣紫緒 A

大会場で非常事態が起こり、大人数が一斉に出口から出ようとすると、密集して出づらくなる [1]。サイロなどでも粒子の集団が狭い出口から出ようとするとき、詰まって出なくなったり、出るスピードが遅くなったりする。これは主に粒子の数密度が出口付近で大きくなり、アーチを形成することが原因である。しかし、出口手前に障害物を設置すると粒子の流れが変わり、詰まりにくくなったり、出るスピードが速
図 1：セットアップ

くなったりすることがある [2]。また、砂時計のような容器に入った粉粒体は、液体と違って残りの量にかかわらず一定の流量で排出されることが知られている [3]。今回は粒子の詰まりが起きにくい二次元斜面系 (図 1) に粒径 5mm のアルミナ
ボールを約 4000〜6000 個流し、狭い出口から排出される 1
秒当たりの粒子数や障害物周辺の速度場を実験的に測定した。
そして、障害物の有無や位置などにどれほど影響されるのか調べた結果を報告する。

図 2：高速度カメラを用いて速度場を実験的に測定した

参 考 文 献 [1] Dirk Helbing, Transportation Science

39,1, (2005).
(2011).

C-7[2] Iker Zurigul et al., PRL 107, 278001[3] 砂 時 計 の 七 不 思 議 、田 口 義 弘 著 、中 公 新 書

高充填回転円筒系における粉粒体の輸送現象
九大院理 A

米田翔一A , 稲垣紫緒 A

回転ドラムにおける粉粒体の分離現象とは，サイズが 2 種
100mm

類の混合粒子が入った円筒を中心軸を水平にして回転させる(a)

ことで，粒子が分離して縞模様が円筒表面に表出する現象のこ

1hourとである．円筒内の充填率に依存して，縞模様の振動や中央から両端に向かう進行波などいくつかのパターンが観察され

(b)
10mm

ている [1]．今回我々は単種粒子を用いることで，分離現象が(c)ない場合における移流構造を調べた．同心二重円筒を単種粒−𝐿/2子で満たし，一部はストライプ状に色だけ異なる粒子を配置す

0

軸方向位置

𝐿/2

図1. (a) セットアップ(b) 回転中の円筒表面 (c) 5時間後の断面図2. 速度分布の観測値とモデル○: 表層の𝑣 の観測値*: 内層の𝑣 の観測値ることで，移流の時間発展を観察した．回転中の円筒表面と回転後の断面 (図 1) の光量を計測することで，着色粒子の移流の定量化を行った．移流構造の特徴（実験事実）を満たす軸方向速度分布モデル (図 2) を提案する．非圧縮性物質とパッシ
ブスカラー輸送の仮定から導かれる体積流量の保存を用いて，

図3. 断面における速度分布モデル (等値線つきヒートマップ)(a) 軸方向速度(b) 動径方向速度

軸方向速度から動径方向速度分布 (図 3) を導出した．速度が100mmを比較して，モデルの定性的な評価を行った．[1] S. Inagaki,

H. Ebata, and K. Yoshikawa. PRE, 91, 010201(R) (2015)

動径方向位置

回転時間 (hour)法によって求めた．最後に，観測値とシミュレーション (図 4)

10mm

0

空間依存する移流方程式を立式し，着色粒子の比率を有限差分

5
−𝐿/2

24

0
𝐿/2
−𝐿/2
0
𝐿/2
軸方向位置
軸方向位置
図4. 着色粒子の比率のシミュレーション (ヒートマップ)(a) 回転中の円筒表面(b) 5時間後の断面C-8

同期している振動子間の非対称な結合強度の推定
九州大学大学院芸術工学研究院 A , 九州大学数理・データサイエンス教育研究センター B , 九州大学芸術工学部 C , 東京大学大学院新領域創成科学研究科 D

森史A,B , 岩見貴弘 C , 郡宏 D , 伊藤浩史 A,B

非侵襲での測定が望ましいシステムにおいて、要素間相動子結合系を用いて検証したところ、実効的な結合強度の比互作用の計測には工夫が必要である。ノイズ等の要因を勘案を推定することができた（図）。メトロノームを使った検証実

すると、要素間の相関を測ったとしても結合の強度が必ずし験の結果も報告する予定である。

も得られるわけではない。非対称な結合強度をそれぞれの方[1] Fumito Mori and Hiroshi Kori, Inference meth-

向ごとに知る方法があれば、例えば、植物の根に存在する概ods for interaction and noise intensities using only spike-

日時計と葉に存在する概日時計の間に、主従関係があるのか、

time data on coupled oscillators.

arXiv:1308.6140v2

あるいは、対等な関係なのかという問いに、答えることができる。
本研究では、対称結合系に限られていた推定理論 [1] を拡張
し、ノイズ環境下にある２つの振動子（同一である必要はない）の非対称結合系において、２方向それぞれの結合強度の比を、１周期に１回訪れる同位相時刻（スパイク時刻）列のデー
タだけから推定する理論を構築した。FitzHugh–Nagumo 振C-9

概日リズムの出力系のゆらぎ
九州大学芸術工学部 A , 九州大学芸術工学研究院 B , 数理・データサイエンス教育研究センター C 梶穂高A ,森史 B,C , 伊藤浩史 B,C

生物の約 24 時間周期の活動リズムは概日リズムと呼ばれのゆらぎを振動子より小さくできることが分かった。このている。原核生物であるシアノバクテリア 1 細胞の概日リことから、概日リズムのゆらぎを抑えるメカニズムとして、ズムの遺伝子発現を生物発光により観察すると、周期は一定

出力系への伝達が重要ではないかと考えている。[1] Mihal-

ではなく、サイクルごとにゆらいでいる [図 (a), 1]。概日リ

cescu et al. Nature 2004 [2] Mori & Mikhailov PRE 2016

ズムは細胞内在の振動子によって作られ伝達され、出力系で

(b)

(a)

振動子

出力系

生物発光

ある発光遺伝子の発現がリズミカルに起こる [図 (b)]。本研
究では「振動子」と「出力系」の周期のゆらぎの大きさを比較するため、「ノイジーな振動子の周期のゆらぎに関する理

発光物質

伝達

論」[2] を元に振動子と出力系の結合のモデルを解析した。そ1の結果、発光物質の分解速度を変えることで、出力系の周期

25

2

3
時間 ( 日 )45

プロモーター(遺伝子発現制御)

C-10

液晶電気対流におけるノイズの影響
九州工業大学 許研究室 A

塩見雅人A , 許宗焄 A

本研究では，交流電圧によって発生する液晶電気対流現象と，ノイズによる確率共鳴現象に注目した．印加する交流電圧 V(t)の振幅と位相に対しノイズを加え，対流が発生する閾値電圧 Vc への影響について調査した．ノイズは cutof f 周波数 fc によるカラーノイズとホワイトノイズ（fc →∞）を用いた．先行研究ではそれぞれに独立した位相，振幅ノイズ (ΦN ，VN ) を加えると，Vc が単調的に減少，増加するものと，非単調的な振る舞いをする確率共鳴現象を示す結果が得られた (図は位相ノイズのみ
加えた結果)．そこで今回の研究では，位相，振幅の両方に同時にノイズを加え，閾値電圧 Vc がどのように変化するかを数値計算の手法で調査した．ΦN ，VN の強度によって単調的な振る舞いを示すものと，非単調的な振る舞いを示す確率共鳴現象や逆確率共鳴現象等の興味深い結果が得られた．

C-11

キラルなフォトニック結晶におけるトポロジカル相
九州大学理学府物理学専攻 A

米澤弦起A , 福田順一 A

ブリルアンゾーン内の波数ベクトルでモードを指定するバンド理論は固体電子論で用いられてきた手法であるが，量子ホール効
果やトポロジカル絶縁体の研究を契機に，バンド構造をトポロジカル不変量で分類するという新たなアプローチが生まれた．このアプローチは古典系に対しても有効であり，興味深い例としては屈折率が周期的に変化する構造体であるフォトニック結晶が挙げられる．実際，先行研究 [1] では蜂の巣格子状のシリンダーからなるフォトニック結晶を変形することによってトポロジカ
ルなフォトニック結晶を実現している．本研究では今まであまり注目されてこなかった鏡映対称性の破れた系を考え，先行研究と同様にトポロジカルなフォトニック結晶が実現することを確認した．また，鏡映対称性が破れた場合に特有の電磁場の伝播も見られた．

[1]Long-Hua Wu and Xiao Hu, Phys. Rev. Lett 114, 223901 (2015).

26

C-12

保存力学系におけるカオス拡散の統計的性質
福岡県立大人社 A

石崎龍二A

流体粒子のカオス的運動は、ラグランジアンカオスと呼ばれる [1]。ラグランジアンカオスの研究においては、通常、流体の非圧縮性が仮定され、流体粒子の運動を記述する方程式は保存力学系となる。低次元保存力学系におけるカオス拡散の解析的および数値的研究は、乱流輸送現象を力学系の観点から解明するための有効な手がかりを与えるものと期待される。
低次元保存力学系におけるカオス拡散では、相空間上でブラウン運動のような通常拡散（平均 2 乗変位が t に比例）や異常拡
散［平均 2 乗変位が t のべき乗（指数が 1 とは異なる）に比例］が生じる。
講演では、代表的な保存力学系の 2 次元の標準写像 [2]pn+1 = pn+1 −K
sin 2πθn ,2πθn+1 = θn − pn+1と標準写像を結合した 4 次元写像における相空間内でのカオス軌道の拡散 [3] の統計力学的性質について報告する。
参考文献[1]T. H. Solomon and J. P. Gollub:

Chaotic particle transport in time-dependent Rayleigh-Bénard convection,

Phys. Rev. A38, pp. 6280-6286 (1988).
[2]R. Ishizaki, T. Horita, T. Kobayashi and H. Mori: Anomalous Diﬀusion Due to Accelerator Modes in the Standard
Map, Prog. Theor. Phys., Vol. 85, No. 5, pp. 1013-1022 (1991).
[3] 石崎龍二「保測写像におけるカオス軌道の相対拡散」, 福岡県立大学人間社会学部紀要, Vol. 17, No. 2, pp. 109-118（2009).

C-13

DFF walker モデルによる自己回避、自己回帰性
九州工業大学 情報工学部

物理情報工学科 A

大澤智興A[ 序論 ]
樟脳粒を水面に浮かべると、自己駆動粒子として振る舞うことが知られている [1]。樟脳分子 は、粒から水の表面への溶解、拡散するが、濃度の対称性が破れ、濃淡が生じると、濃度が高い 方が表面張力が低くなり、結果的に樟脳粒は表面張力の大きい方へ、つまり樟脳濃度が低い方向へ移動する。このような自己駆動粒子は、微分方程式によりモデル化 [2] されてきたが、その一方で、動的フロアフィールド (DFF) モデル [3] を用いてモデル化と解析を行った [4-5] 。

[ 方法とモデル ]既に [4-5] において、モデル樟脳粒は、直進運動性を示し、自己駆動粒子として振舞うことを解析的、数値的に示したが、1 次
元のみを対象としていた。そこで、2 次元内に拡張し、その特徴を捉えるために、移動距離の 2 乗平均 < r 2 > 等を指標として比較を行った。

[ 結果と考察 ]< r2 > は、DFF モデル中のパラメタである α (拡散), δ (昇華),kD (選好),fP (溶解) に依存して大きく変化した。より小さい
kD では、< r2 > はランダムウォーク (RW) よりも大きく自己回避性を示し、より大きい kD では、逆に自己回帰性を示した。
本モデルは、自己の過去の粒子の存 在位置がフィールドに履歴として残存するため、kD = 0 など、履歴を無視できる条件以外
では、 RW から大きく離れた振る舞いを示す。

[1] S. Nakata, Y. Iguchi, S. Ose, M. Kuboyama, T. Ishii, K. Yoshikawa, Langmuir 13 (1997) 4454.
[2] Y. Hayashima, M. Nagayama, S. Nakata, J. Phys. Chem. B 105 (22) (2001) 5353.
[3] A.Kirchner, K. Nishinari, A. Schadschneider,Phys. Rev. E 67,056122(2003).
[4] 大澤智興, 第 26 回交通流と自己駆動粒子系シンポジウム論文集,55(2020).
[5] 大澤智興, 日本物理学会秋季大会、23pL1-13(2021).

27

C-14

第一原理計算による Lieb 格子上の水素原子の磁性状態解析
福岡工業大学 A

森亮輔A , 西将輝 A , 丸山勲 A

Lieb 格子はフラットバンドとディラック型バンドを同時て，フェリ磁性状態（図中の黒点にダウン磁化，白点にアッに持ち，光格子により実現されるなど注目されている．光格プ磁化）が得られた．発表では，これら磁性状態の詳細につ子中の原子や物質中の電子を一般に扱うと次近接ホッピング

いて議論する予定である．[1] 下柳田千晶，森亮輔，西将輝，

や粒子間多体相互作用などにより問題は複雑になるが，Lieb

丸山勲：全電子計算法と強束縛模型を用いた Lieb 格子の研格子上に同一元素を配置した場合には格子定数を変化させれ

究，第 126 回日本物理学会九州支部例会 (オンライン)，2020．

ばディラック型バンドが現れることが第一原理計算法により分かっている [1]．しかし，そこでは磁性状態は解析されていない．よって本研究では第一原理計算プログラム (VASP) を用いて Lieb 格子上（図）に水素原子を配置した際の磁性状態を解析することを目的とする．
計算条件として，ユニットセル中に 3 原子配置し，擬二次元
面を作成するため格子面の間隔を格子定数× 5 とし，カット
オフエネルギーを 250eV，全エネルギーの許容誤差を 1.0 ×

10−4 eV，k 点を 7 × 7 × 1 点，幅 0.1eV のガウス型スメアリン
グを使用した．また，スピンを考慮し，Projector Augmented-

Wave(PAW) 法の Perdew, Burke, Ernzerhof(PBE) による
擬ポテンシャルを使用している．
九州大学 ITO システムを利用して計算した結果，複数の準安定なスピン配置が得られたが，主に安定なスピン配置とし

C-15

n 媒体（ガラス等）内での相対論的光行路と光行差
長崎県立五島高校 A

山本文隆

28

C-16

感染症の周期的感染曲線の自己組織化
科教総研 A , 九大 B

小田垣 孝A,B

2019 年に始まった COVID-19 の感染状況は, いくつかの

λ0 = (Ih − Il )/2(−Ih Il )(1/2) で与えられる（下図 (２))。こ国を除いて今なお収束とはほど遠く, ほとんどの国で波状の結果は, 感染を収束させるためには, Il < 0 となるゼロコロの感染曲線が見られる。感染曲線の波動の周期は, 国毎にナ政策が必要であることを意味している。

異なっていることから, 季節性ではなく, むしろ政府の対策[1] T. Odagaki, Physica A 573 (2021) 125925.

と人々の行動自粛の変化によって生じると考えられる。こ

この研究は, 科研費基盤研究 (C) (18K03573) の支援を得ての特徴を理解するために, 感染者数の時間依存性が dI/dt=行われた。

λ (I)I で記述され, 増減率 λ が実際に見られるように λ-I 面上の楕円 (λ/λ 0 )2 + [(I − I0 )/∆]2 = 1 で与えられるモデルを考える。この感染モデルは厳密に解くことがで
き [1], a = (Ih −Il )/(Ih +Il ) ただし Ih = I0 + Δ、Il = I0 − Δ, をパラメータとして次の性質が示される。(1)a < 1(すなわ
ち Il > 0) のとき, 感染曲線は振動を示し, 周期 T は
0 = π (Ih −Il )/(Ih Il )

(1/2)

T λ

で与えられる（下図 (1))。(2)a = 1(

すなわち Il = 0) のとき, 感染曲線は一つのピークを示し, その後べき指数 − 2 のべき関数で減衰する（下図 (1), (2) 両方に示す)。(3)a > 1(すなわち Il < 0) のとき, 感染曲線は一つのピークを示し, その後指数関数的に減衰する。緩和時間τはτ

29

会場 D
領域 12, 13

D-1

暗視野顕微鏡によるナノバブルの観測と解析
九大理 A

宮崎陸A , 木村康之 A , 植松祐輝 A

私たちは暗視野顕微鏡でナノバブルの観察ができるかを求めた。図は暗視野顕微鏡で観察した粒子の軌跡である。

調 べ た 。暗 視 野 顕 微 鏡 は 試 料 に 光 を 当 て て 発 生 し た 散 乱
光 を 観 察 す る 顕 微 鏡 で あ る 。こ の 方 法 に よ っ て 明 視 野 顕
微 鏡 よ り も 小 さ い も の を 観 察 す る こ と が 可 能 に な る 。ナノバブルは１μ m 以下のバブルのことである。私たちは
超 純 水 中 に ナ ノ バ ブ ル を 発 生 さ せ た 。次 に ロ ー タ リ ー エ
バ ポ レ ー タ ー を 用 い て ナ ノ バ ブ ル 水 を 濃 縮 し た 。濃 縮 した ナ ノ バ ブ ル 水 を 観 察 し た 結 果 、ブ ラ ウ ン 運 動 し て い る
多 く の 粒 子 を 見 つ け る こ と が で き た 。比 較 と し て 濃 縮 した 超 純 水 の 観 察 も 行 っ た 。解 析 に よ っ て 粒 子 の 大 き さ を

30

D-2

電解質溶液中での高分子膜のイオン伝導
九大理 A

井出健一郎A , 木村康之 A , 植松祐輝 A

電解質溶液のイオン伝導度はその濃度で決まる。しかし、電解質溶液を膜で遮った系では、膜内部にイオンの吸着が起きる。このとき、膜内部にはイオンが多く入り込めないため、その濃度はバルクとは異なる。加えて、イオンが吸着される厚みは電解質
溶液の濃度に依存することが知られており、逆浸透膜では孔径が小さいので、その厚さが孔の大きさを上回ることができる。このことから、溶液の濃度は膜の伝導度にも密接にかかわっている。よって、濃度を変化させることで、高分子膜で隔てた電解質
溶液のイオン伝導度が大きく変化することが考えられる。本研究では、このような高分子膜を介した系の、イオン伝導度を測定することで高分子膜の性質を特徴づけることを目的としている。測定では、定常状態での高分子膜の電流電圧応答から、伝導度を導出した。

D-3

電解液における拡散電流と電気二重層充電電流の解析
九大理・物理 A

岩崎暖人A , 木村康之 A , 植松祐輝 A

電解液に電圧を印加したとき、電解液中のイオンが移動してバルクの電位差を打ち消す。この際、電極と溶液の固液界面近傍で正負の電荷が向き合った、電荷を蓄えることのできる液相が形成される。これを電気二重層と呼ぶ。先行研究から、銀電極と水の電解質溶液からなる系において電圧を印加すると、極小を持つ電位-静電容量の曲線が引けることが分かっている [1]。電気二重層の静電容量を測定する手法には様々なものがあるが、本研究では定電圧法と交流インピーダンス法を用いて測定を行った。
特に、交流インピーダンス法は電極の反応を非破壊に抑えることができ、バルクと界面の情報を同時に測定できるなどの利点がある。本研究ではこのような電気二重層形成における静電容量の振る舞いを測定することを目的として議論する。

[1]. G.Valette, Journal of Electroanalytical Chemistry and Interfacial Electrochemistry., 1989, 269, 191-203

31

D-4

分子動力学計算とネットワーク解析を用いた DNA 分解酵素における変異の影響の解析
長崎大院医歯薬 A

大滝大樹A

酵素は生体を維持するために必要な消化・分解・吸収・代パク質に対し分子動力学（MD）計算を用いた解析を行った。

謝などあらゆる過程に関わっている。酵素分子の変異には触SLE 患者で見出された変異型について TREX1 の変異型モデ

媒活性を失活させるものが存在するが，その分子的なメカニルを作成し，MD 計算を行った。さらに，シミュレーション結

ズムについては不明な点が多い。

果から解析した相互作用を相互作用グラフで可視化し，変異TREX1 は TREX1 遺伝子がコードする DNA 分解酵素で箇所が系に及ぼす影響を調べたので報告する。本研究の一部あり，DNA 複製中に形成される不要な DNA フラグメントをは，GSK ジャパン研究助成 2021 の助成を受けて実施された。

分解する。本邦で難病に指定されている全身性エリテマトー

Protomer(A)デス（SLE）などの免疫系疾患の患者では，TREX1 の変異が多数報告されている。変異型 TREX1 では DNA 分解反応が阻害され，異常な免疫反応が引き起こされることが明らか

DNA(A)となっている。

DNA(B)

遺伝子解析は，患者と疾患を有しない人との間で遺伝子配Protomer(B)

列の相違を検討する手法である。しかしながら，その遺伝子変異が分子レベルでどのように機能に影響を及ぼしているかを予想するのは困難である。そこで本研究では TREX1 タン

D-5

活動電位の伝達速度は両端の線張力の差で決まる
無所属 A

末崎幸生A

ミヱリン膜で覆われていない動物の神経伝達の理論的解析はソリトン説 (１）と表面波説 (２）があるが、その後進展はなく
現在棚ざらしの状態にある。両端の軸方向に働く線張力の差が牽引力であると仮定すると、過去に観測された活動電位（AP）の２ nm 程度の直径の膨潤と AP の前後の非対称な熱現象（前は発熱、後は吸熱）が矛盾なく説明できることを報告する (３）。
筒状の AP は大きな膜の面積弾性のため文献（１，２）の仮説のような大きい変形は許されず、観測されたのは小さい変形のみである。このため系のレイノルズ数は小さくイカの巨大神経でも１程度であるが、これを水の抵抗とする。AP の脱分極は本来対照的な脂質２分子膜にとっては強い静止電位（electrostriction）から解放されて動的に準安定な構造に転移すると仮定すると、観測された非対称な熱現象はこの仮説に矛盾なく解釈される。小さい発熱と吸熱反応が線張力の起源だとして線張力を見積もると観測されている伝達速度（イカの巨大神経、ひと新生児の K-293 セル、ダツ（魚）の嗅覚神経）が矛盾なく計算できる。
今後この理論の発展としてＡＰの速度や形状の温度変化などが見積もれると予想される。

(１）T. Heimburg and A. D. Jackson, Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 102, 9790 (2005).
(２）A. El Hady and B. B. Machta, Nature Communications, 6: 6697, 1, (2015).
(３）Y. Suezaki, J. Phys. Soc. Japan, 90, 114603 (2021).

32

D-6

液晶乱流系の時空間ダイナミクス
九大院理 A

田中健太郎A , 木村康之 A

負の誘電異方性を有するネマチック液晶にある閾値以上の微鏡で観測することでソフトモード乱流の統計的性質を調べ

交流電圧を印加すると、電気流体力学効果から様々な電気対た。

流パターンが現れる。特に、ホメオトロピック配向系では、

Y. Hidaka, K. Tamura and S. Kai. Prog. Theor. Phys.

フレデリクス転移による液晶配向の自発的対称性の破れから、

161, 1, (2006).

南部-ゴールドストーンモードが存在し、「ソフトモード乱流」と呼ばれる時空カオスが発生することが知られている [1]。また、ある周波数でリフシッツ転移が起き、その前後でソフト
モード乱流は等方的な乱流であると異方的な乱流である

オブリクロール （図 1）

ノーマルロール （図 2）の異なる対流パターンを示す。本研究では、画像相関からパターンダイ
ナミクスに関する特徴的な情報を求めるともに、ソフトモード乱流中に数ミクロンサイズの蛍光シリカ粒子を分散させ、

図1.

オブリクロール

図2.

ノーマルロール

乱流によって駆動される粒子の非熱的ブラウン運動を偏光顕

D-7

液晶液滴の光駆動回転
九大院理 A

齊藤圭太A , 木村康之 A

マイクロスケールの物体操作は、局所構造が重要であるソり（図 1）、両者は異なる回転メカニズム持つことがわかった。

フトマターの物性を解明するために非常に有用である。近さらに、PIV を用いて自転液滴により誘起される速度場の定年、光ピンセットなどの光操作技術の進歩によりマイクロス

量的評価も行った（図 2）。

ケールでの粒子制御が可能となってきた。さらに、この光ピ[1] T. A. Wood, et. al., Appl. P hys. Lett. 84, 4292 (2004).

ンセットと円偏光によって自転が誘起される複屈折粒子 [1]を組み合わせることで、マイクロスケールでの複雑な粒子制NLC1御が期待される。そこで我々は、複屈折粒子である液晶液滴

NLC
ChLC(S)ChCL(S)ChLC(R)
ChCL(S)0.5

Γ / Γmaxの円偏光ピンセットによる回転運動を調べた。
本研究では、液晶液滴の内部構造と自転運動との関係を明-0.5

らかにするため、内部構造の異なるネマチック液晶（NLC）

ChLC(S)

0ChLC(R)-150

液滴と、左（S）
・右（R）向きのキラリティを持つコレステ

100

150

偏光子の回転角 [deg.]

リック液晶（ChLC）液滴を使用した。NLC 液滴では、円偏図1. 光回転トルクと偏光の楕円率の関係.
スケールバーは5 μm.

光の向きによって自転方向が決まることがわかった。一方、

ChLC 液滴では液晶のキラリティによって決まることがわか

33

図2. NLC液滴（半径:3.4±
0.3μm、回 転速度 :1.1Hz）が誘起する速度場.

D-8

差分動的顕微鏡法を用いたソフトマターのダイナミクス測定
九州大学理学府 A

野見山直弥A , 植松祐輝 A , 木村康之 A

差 分 動 的 顕 微 鏡 法 (Diﬀerential Dynamic Microscopy:DDM) [1] は、プローブ粒子を分散させた測定試料の顕微[1] R. Cerbino and V. Trappe, Phys. Rev. Lett. 100,
188102 (2008).

鏡動画から、個々の粒子追跡をおこなわずに、そのダイナミ
クスの情報を得るユニークな測定法である。DDM はソフト

-1

10

G'(), G''() [Pa]

マターのダイナミクス測定法として広く用いられている動的
光散乱法と等価な情報を簡便に得られるため、近年さまざまな系に適用されている。本研究では、DDM のソフトマター
流体のマイクロレオロジー測定法としての有用性を検証した。
本研究では、画像相関から中間相関関数を求め、これより多

-2

10

G'
G''

-3

10

粒子の平均２乗変位 (MSD) を得た。さらに、得られた MSD
から一般化されたアインシュタイン・ストークスの関係式を-410用いて粘弾性スペクトルを得た。

-110

図 １ に 得 ら れ た ポ リ エ チ レ ン オ キ シ ド 水 溶 液 (PEO:

100Frequency [Hz]Mw=900k, 2.1wt%) の粘弾性スペクトルを示す。この結果

図１. DDMで得られたPEO水溶液の粘弾性スペクトルから粘性だけでなく、弾性も測定することができたといえる。
当日はその他の系に適用した結果も報告する予定である。

D-9

自走液晶液滴のダイナミクス
九大理 A , 九大院理 B

津田健吾A , 木村康之 B

界面活性剤溶液中に液晶液滴を分散させると、マランゴニを示す。運動のサイズ依存性の詳細は当日報告する。

対流によって駆動された液滴が、溶液中を複雑な軌道を描いて自走することが近年報告されている。例えば、ネマチック[参考文献] (1)C. Kruger etal., Phys. Rev. Lett. 117,

液晶液滴 [1] や、コレステリック液晶液滴 [2] では、三次元で048003 (2016). (2)T Yamamoto etal., Soft Matter 13, 3328のらせん運動が観察されている。これらの先行研究では、液(2017).

晶液滴の自発的な運動や、液滴の内部構造の観察などが報告されているが、ある一定のサイズのみの報告となっている。
本研究では、ネマチック液晶液滴とコレステリック液晶液
滴のサイズを変化させたときの挙動の違いを観察したので報告する。実験では、界面活性剤 TTAB 水溶液中に、ネマチッ
ク液晶 5CB、あるいは 5CB にキラル剤を混入して作成した
コレステリック液晶液滴を分散した。図 1 に、例として粒径

図1 ネマチック液晶液滴の軌跡(10秒)とネマチック液晶液滴
スケールバーは50μm

156 μ m のネマチック液晶液滴の顕微鏡像とその二次元軌跡

34

D-11

バクテリア遊走を伴う懸濁液系の非平衡力学
九州大学理学部 A , 九州大学大学院理学府 B , 九州大学大学院理学研究院 C

濱田啓聖A , 杉野裕次郎 B , 水野大介 Cメソスケールのコロイドが分散した懸濁系を濃厚化する

3)。遊走を阻害した懸濁液の結果 (図 2) と比較すると、揺らと、揺らぎの協同性が増大するとともに熱的な配置換えが困ぎは増大しているにもかかわらず、空間的な相関には殆ど変難となり、ガラス固化する。一方、自己駆動するコロイドや化が無かった。当日は、熱揺らぎとは起源を異にする非熱揺微生物が混み合った懸濁液では、エネルギー形態の変換によらぎが持つ性質と、ガラス転移現象に与える影響を議論する。
図3 速度空間相関

り生じた力に由来する非熱揺らぎが発生する。こうした所謂アクティブガラス系はガラス化を免れて流動化する可能性が、遊走あり；縦相関
遊走あり；横相関

主に数値的な研究により指摘されてきた。

遊走なし；縦相関
遊走なし；横相関本研究では、半透膜を介して生理活性物質や代謝生成物を交換することで、遊走する大腸菌の懸濁液としてアクティ
ブガラスの実験系を初めて実現した。体積分率約 40% の懸濁液において、Particle

Image Velocity (PIV) により試料中の速度場を可視化し (図 1)、速度場の空間相関を計算した (図D-12

巨視的なずり場印加下の濃厚コロイド懸濁液のマイクロレオロジー
九州大学理学部 A , 九州大学大学院理学府 B , 九州大学大学院理学研究院 C

吉良和真A , 荊原佳祐 B , 水野大介 C

ガラス転移点近傍において、剛体球コロイドの濃厚懸濁液

図２に示す通り、加えたずり速度の増加に伴い粒子の易は典型的な非ニュートン流体として振る舞う。これまでは巨動 度 が 上 昇 し た 。こ れ は 巨 視 的 な 非 線 形 流 動 と 整 合 し て視的に均一なずり場を印加することで生じる試料の非線形流

おり、ミクロにはニュートン流体であることが分かった。

動の観測に基づく研究が進められて来た。しかしながら、コ

つ ま り 、ガ ラ ス 転 移 点 近 傍 の 剛 体 球 懸 濁 液 の 非 線 形 流 動

ロイド懸濁液の非線形流動特性は、コロイド粒子間の相互作

は 、ミ ク ロ ス ケ ー ル の ニ ュ ー ト ン 粘 性 が 、巨 視 的 ず り 場

用とダイナミクスに起因するために、流動下において構成粒に応じて非線形に変化することで生じることが分かった。

子スケールのミクロな力学応答を観測することで、現象をより本質的に理解することができる。
そこで本研究では、ガラス転移近傍（φ＝５７％）のコロ
イド懸濁液に巨視的に均一なずり場を印加しつつ、試料内部の流動特性１粒子単位で計測した。その際、ピエゾアクチュ
エータを用いて試料ステージの位置をフィードバック制御することで、激しく流動する観測用粒子を追跡し、安定的に光捕捉力を印加した（図１）。

35

D-13

濃厚エマルジョンにおけるこみあい由来の粘弾性緩和挙動
九州大学理学部 A , 九州大学大学院理学府 B , 九州大学大学院理学研究院 C

松岡亮佑A , 井口昇之 B , 水野大介 C

ミクロゲル・エマルジョン・泡のような軟体球コロイドがの微細化に伴い、G′′ (ω) ∝ ω 0.5 に従う領域が高周波まで広乱雑に配置された濃厚懸濁液では、複素粘弾性率 G∗ (ω) の虚がることが分かった。ジャミング (Φ ∼ 64%）の前後で粒子′′部 [G (ω)] が周波数の 1/2 乗に従う特徴的な粘弾性挙動が観間相互作用がエントロピー弾性からエネルギー弾性に変化し測される。この挙動は、互いに接触したコロイドが滑ること(図 1)、また、液滴の小径化により平均衝突時間が短くなるこで生じる不均一な揺らぎを反映している。しかしながら市販とで (図 2)、G ∝ ω 0.5 から G ∝ ω 1 へと移り変わる周波数のレオメータを用いた計測では、観測周波数帯域が限定されfc が高周波側へシフトした可能性がある。

ており、緩和挙動の全貌を捉えることは困難である。

smaller

本研究では、マイクロレオロジー法を採用し、濃厚エマル

fitting : 𝐴𝒇𝟎.𝟓 𝟏 + 𝒇Τ𝒇𝒄 𝟎.𝟓

ジョンの G∗ (ω) を広帯域計測した。レーザー干渉法を用いた

ω1

ω0.5

粒子追跡を行うために、屈折率整合により透明な濃厚エマル
𝒇𝒄 = 36

ジョンを調整し、体積分率や粒径・表面張力を系統的に変化

ω1

𝒇𝒄 = 970

ω0.5

𝒇𝒄 = 45

𝒇𝒄 = 6600
𝒇𝒄 = 26000

𝒇𝒄 = 28

させて観測を行った。図１に体積分率、図２に液滴径を変化させたエマルジョンの G′′ (ω) を示す。体積分率の増加や液滴

D-14

汎用的読解能力と基礎学力の相関
久留米工大 A

酒見龍裕A , 井野明洋 A , 野田常雄 A , 江藤徹二郎 A , 中村文彦 A

物理学を履修するためには、物理学への理解・関心・興味位層では異なる傾向を示した。これら能力の詳細や本研究が 必要なことはもちろん、汎用的な読解能力が必要であるの対象である下位層での結果など詳細は発表にて報告する。

ことは理解できる。学力レベルが下位層の学生には、 物理

FCIの理解度は高くないが数学ができるような学生が多くいる。
これは、計算はできるが文章を 読むことができないため、

FCI

どのような講義を実施しても物理への理解度向上につながらないとい うことを示唆している。そこで本研究では、「読む」力を測ることができるリーディングスキルテスト (以下、RST:一般社 団法人 教育のための科 学研究所 が提供)

RSTを実施し、物理学の概念理解度や基礎的な数学と汎用的読解能力との相関がどのようになるか研究を行う。この研究により、力学概念の獲得に必要な汎用的読解能力の種 類を明らかにすることができ、それらを重点的に養うことで物理概念の獲得や論理的思考能力の養成が期待される。

本学の上位層での RST と力学概念理解度調査 (FCI) の相関を図に示す。上位層では、係受け解析 (DEP) と推論 (INF) と

RST

Hgain

Pre

Post

DEP

ANA

PARA

INF

REP

INST

INSTd INSTm

Hgain

nan

nan

nan

nan

nan

nan

nan

nan

nan

nan

nan

Pre

nan

1.00

nan

0.51

0.31

0.24

0.55

0.42

0.43

0.34

0.31

Post

nan

nan

nan

nan

nan

nan

nan

nan

nan

nan

nan

DEP

nan

0.51

nan

1.00

0.46

0.46

0.56

0.46

0.60

0.34

0.58

ANA

nan

0.31

nan

0.46

1.00

0.46

0.52

0.28

0.59

0.40

0.48

PARA

nan

0.24

nan

0.46

0.46

1.00

0.52

0.35

0.47

0.22

0.51

INF

nan

0.55

nan

0.56

0.52

0.52

1.00

0.60

0.70

0.47

0.62

REP

nan

0.42

nan

0.46

0.28

0.35

0.60

1.00

0.54

0.50

0.41

INST

nan

0.43

nan

0.60

0.59

0.47

0.70

0.54

1.00

0.73

0.85

INSTd

nan

0.34

nan

0.34

0.40

0.22

0.47

0.50

0.73

1.00

0.30

INSTm

nan

0.31

nan

0.58

0.48

0.51

0.62

0.41

0.85

0.30

1.00

FCI-RST 相関関係ヒートマップ

FCI のプレテストに正の相関が見られた。その一方で、下

36

D-15

電池の内部抵抗の実験と学生の実態調査
崇城大学総合教育センター A

板橋克美A , 上野賢仁 A , 天本徳浩 A

内部抵抗は工学系や教育現場で使用する機器に内在する重要な概念で、工学系学生や教職を目指す学生にとって理解すべき内容である。内部抵抗に関する実験は、高等学校の教科書等にも記載されている他、様々な実験が報告されている。本研究では、それらの実験を基に、電池の内部抵抗の実験を考案し、崇城大学 2021 年度前期の「物理学実験」に導入した。また、実験の前後にアンケート調査を行い、電気に関する概念についての学生の実態調査を行った。考案した実験は起電力と内部抵抗を正確に測定することができ、学生実験でも装置・電池ごとの平均値に差はあったものの、定量的な評価が十分に可能であると示唆された。学生の実態として、電圧概念を形成できておらず、「電池が一定の電流源」といった素朴概念を有していることが分かった。
加えて、実験中に学習した内部抵抗の概念を踏まえた電気測定機器の使い方を理解できていないことが明らかになった。

37

会場 E
素粒子論, 理論核物理, 宇宙線・宇宙物理領域

E-4

ダイクォーク模型による TQQ テトラクォークの構造
九州大学 A , JAEAB , RIKENC

金龍熙A , 岡真 B,C , 鈴木渓 B

ハドロンの実験観測の進歩とともに、クォーク・反クォーク合わせて 4 つ以上から成る「異種ハドロン」の候補とされるものが今世紀より発見されている。クォーク・反クォーク各々 2 つで構成される「テトラクォーク」の場合、X(3872), Zc+ (4430) が挙げられる。重いクォークを Q = c, b 、軽いクォークを q = u, d, s とすると、これらの構成要素は QQ̄q q̄ と表され、ダイクォーク構造もしくは中間子による分子的構造をとると予想されている。この他、2 つの重いクォークと 2 つの軽い反クォー
クにより構成される

TQQ (QQq̄ q̄) テトラクォークも予想されており、実験のみならず理論的にも解析が進められている。

本研究では TQQ (= QQq̄ q̄) テトラクォークについて、ダイクォーク模型によるクラスター構造のもとで解析・考察を行う。
重いクォーク 2 つ (QQ) と反ダイクォーク 1 つ (d¯ = q̄ q̄) の 3 体系と見なし、「ダイクォークのカイラル有効理論」から得られた非相対論的ダイクォーク − クォーク間ポテンシャルを用いて解析を進める。

3 体系の計算手法として、少数系の数値計算法の一つである「ガウス展開法」を用いる。与えられたテトラクォークのエネルギ
ースペクトルについては、他の理論結果と比較・考察する。

38

E-5

カノニカル法を利用した有限密度 QCD 物質の研究
福工大 A , 佐賀大理工 B

柏浩司A , 河野宏明 B

本講演では、カノニカル法を利用した QCD 相図の研究について報告する。カノニカル法は、虚数化学ポテンシャル領域を利用して実数化学ポテンシャル領域をカノニカル分配関数を通じて議論する方法である。特に低温領域における虚数化学ポテンシャ
ル領域での熱力学量や秩序変数の模型非依存な振る舞いを利用して、有限の実数化学ポテンシャル領域でのクォーキョニック相やカラー超伝導相、カイラル相転移の振る舞いを議論する。具体的には低温において虚数領域での物理量の振動が強く抑制されることを利用し、実化学ポテンシャル領域でのカノニカル分配関数を含む様々な物理量の振る舞いを予測した。その際、バリオン数が小さいカノニカル分配関数からより大きいバリオン数のカノニカル分配関数に、主要な寄与が移り変わる領域がクォー
キョニック相と関係することを見出した。

（参考文献）

K.K., H. Kouno, Phys. Rev. D 100 (2019) 094023; Phys. Rev. D 103 (2021) 114020.
K.K., Symmetry 2021, 13, (2021) 1273.
K.K., H. Kouno, arXiv:2109.09273.

E-6

低温極限における有効ポリヤコフライン模型
佐賀大理工 A , 福工大 B , 出水中央高 C

河野宏明A , 柏浩司 B , 開田丈寛 C

量子色力学（QCD) の相図の探求は、素粒子原子核物理学だけでなく、宇宙論や天体物理学にかかわる重要な問題である。
格子量子色力学によって、クォーク化学ポテンシャルが小さい領域の QCD 相構造は解明されてきた。しかし、クォーク化学ポ
テンシャルが大きな領域では、符号問題といわれる問題のため、確率解釈に基づくモンテカルロ法などのシミュレーションがうまくいかず、信頼できる結果が得られていない。一方、QCD の重クォーク極限の有効模型である有効ポリヤコフライン模型（EPLM）においては、符号問題は QCD そのものよりも軽くなる事が知られている[1]。ここでは、低温極限における

EPLM を準解析的な手法で解析し、特にポリヤコフラインの性質を議論する [2]。また、理論を Z3 対称化した場合の議論を行う [1,2]。
参考文献[1] T. Hirakida et al., Phys. Rev. D 96, 074031 (2017), arXiv:1705.00665[2] H. Kouno et al., Phys. Rev. D 104, 014012 (2021), arXiv: 2104.04732

39

E-7

Rindler 領域と Kasner 領域における Dirac 場の量子真空の解析
九大理 A

上田和茂A

Unruh 効果は、一様加速度運動する観測者は、慣性系の真空状態をその加速度に比例する熱的状態として捉える、とする理論予言である。率直な導出法は、一様加速度系の時間一定面 (Rindler 時空の Cauchy 面) で定義されたスカラー場の演算子と、慣性系の Cauchy 面で定義されたスカラー場の演算子の対応関係 (Bogoliubov 変換) を与え、加速度系の観測者の視点から慣性系の量子真空の粒子数期待値を算出する手法だと思われる。我々は 4 次元の Dirac 場の演算子を用いて、Rindler 時空の演算子・Minkowski 時空の演算子間や、Kasner 時空の演算子・Minkowski 時空の演算子間の Bogoliubov 変換を行った。そして、それぞれの演算子に対応するモード関数 (スピノル) を解析接続することにより、一様加速度系で Unruh 効果を引き起こす Rindler
モードや Kasner モードの対応関係を Dirac 場についてまとめた。この過程で与えられた Dirac 場の Rindler 時空における解析解は、広島大学の博士課程院生の Ar Rohim 氏によって、一様重力の下において境界面付近に束縛された極低温中性子のエ
ネルギー状態の解析に応用された。本公演では、上述の Rindler 時空と Kasner 時空の Dirac 場の解析の詳細とその応用について紹介する。

E-8

Large-scale structure with superhorizon isocurvature dark energy
九州大学大学院

理学府

物理学専攻

宇宙物理理論研究室 A , 広島大学

大学院

先進理工系科学研究

B

科 物理学プログラム 宇宙物理学研究室 , 九州大学大学院理学研究院 物理学部門 基礎粒子系物理学 C ,九州大学大学院

理学府

物理学専攻

宇宙物理理論研究室 D

山下晃毅A , 南 岳 B , 山本一博 C , 杉山祐

紀D
標準的な宇宙論モデルでは、宇宙原理と呼ばれるように大スケールで均一で等方的な背景時空を持つ宇宙を仮定している。しかし、いくつかの観測結果では、大規模なスケールにて非均質で異方的な宇宙が存在する可能性が示唆されている。本論文では，

Super horizon Dark Energy model を動機とした，超大規模スケールでランダムな不均一性と異方性を持つ宇宙のモデルを調査する。このモデルでは、現在の horizon scale よりも十分に大きなスケール（super horizon scale）に O(1) の不均一性を持
つスカラー場を導入し、そのスカラー場のポテンシャルエネルギーによって宇宙原理からわずかにずれた加速膨張が説明されている。本発表では、このモデルにおける物質成分の大規模構造に関する理論的予測を明らかにすることを目的とする。まずは先行研究で発表された super horizon scale の揺らぎ（super horizon-mode）の研究に基づいて、この模型での物質成分の大規模構造を表す方程式を紹介する。その後、大規模構造への摂動成分が従う方程式を宇宙論的摂動理論の一般化として導き出し、それを解くことで、大規模構造の形成に対する暗黒エネルギーの不均一性の影響を明らかにする。

40

E-9

ビッグバン元素合成におけるリチウム問題と早期暗黒エネルギー
佐賀大理工 A高橋智 A , 山下青空A

ビッグバン元素合成の理論により、宇宙初期における軽い元素の存在量を予言することができる。ビッグバン元素合成の理論は概ね成功しているが、重水素 D とヘリウム 4 He の観測結果と整合するようにバリオンの量を決定すると、リチウム 7 Li の観測と一致しない。この不一致は、標準的な宇宙モデルの拡張を示唆しているのか、観測における系統的な誤差に起因するものなのかなどは明らかになっていない。これはリチウム問題と呼ばれる。
本講演では、元素合成の時期に時間変化をするような早期暗黒エネルギーが存在することを仮定した場合、各元素の存在量にどのような影響があるのか、リチウム問題の解決に繋がるかどうかを議論する。本研究では、早期暗黒エネルギーのエネルギー
密度及びその時間変化を変えることにより重水素 D、ヘリウム 4 He、リチウム 7 Li の存在量にどのような影響があるのか詳細に
調べた。

E-10

ΛCDM 模型の拡張における H0 問題
佐賀大理工 A

岡松郁弥A , 高橋智 A

ハッブル定数 H0 は宇宙論において基本的なパラメータであり、様々な観測により測定されている。近年、H0 の測定がより正確になってきたことにより、直接測定と宇宙マイクロ波背景放射 (CMB) などの間接測定の間における不一致が明らかになってきた。これを「ハッブル定数問題 (H0 問題)」という。現在、ΛCDM モデルにおいて Planck collaboration (A&A 641,

A6 (2020)) による H0 の値は、67.72 ± 0.40 km/s/Mpc である。一方、直接測定である SH0ES collaboration (Riess et al,
Astrophys. J. Lett., 908, L6, (2021)) では、H0 = 73.2 ± 1.3 km/s/Mpc となっており、4σ 程度の不一致が存在している。
本研究では、ΛCDM を超えたモデルにおいて、間接測定と直接測定の間の H0 の値にどの程度の不一致が存在するか調べた。
間接測定として、CMB, バリオン音響振動 (BAO)、Ia 型超新星 (SNeIa) を用いて、ΛCDM モデルを超えたシンプルな拡張として、ダークエネルギーの状態方程式 w = ρpDE
, 曲率パラメータ ΩK , ニュートリノの世代数 Neﬀ などのパラメータによる様々DEなモデルにおける結果について報告する。モデルを拡張することにより、H0 の値の不整合の度合いは弱くなる。しかし、H0 の誤差が大きくなるだけで、H0 問題は本質的に解決しないことを示す。H0 問題を解決するために提案されている様々なモデルとの比較についても議論する。

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E-11

観測的制限と整合する一般的な非最小結合インフレーション
佐賀大理工 A

兒玉樹A , 高橋智 A

観測的制限と整合しないインフレーションモデルであっても、非最小結合を導入すると観測的制限と整合するようになる場合がある。本公演では、どのような非最小結合を導入すると観測的制限と整合するモデルを構築できるか、いくつかの具体的なモデ
ルの例、および、その一般論について議論する。ジョルダンフレームポテンシャル VJ (ϕ) と非最小結合の関数 F(ϕ) の関係に
よってモデルを３つのクラスに分けることができる。１つ目のクラスはモデルに依存しないアトラクターが現れる。２つ目のクラスは VJ と F のパラメターに依ったアトラクターが現れる。このクラスはジョルダンフレームとアインシュタインフレームの場の関係からさらに２つに場合分けすることができる。どちらの場合においてもモデルパラメターに依っており、スローロー
ルパラメターがある一定値に落ち着く。３つ目は、一般的に非最小結合が大きくなるにつれてスペクトル指数 ns とテンソル・
スカラー比 r が小さくなるふるまいが現れる。これらの結果を用いることにより、観測的制限と整合しないインフレーションモ
デルに対して、どのような非最小結合を仮定すれば観測的制限と整合するようになるか具体的に議論する。

E-12

重力レンズパワースペクトルによる原始密度ゆらぎの制限
近畿大学 A , 佐賀大学 B , 東京工業大学 C

井上開輝 A , 篠原拓見B , 須山輝明 C , 高橋智 B

原始密度揺らぎのパワースペクトルについて、およそ 1Mpc 以上の大スケールは宇宙マイクロ波背景放射や大規模構造の観測からその性質がある程度の精度で測定されているが、それよりも小さなスケールについてはまだよく分かっていない。小スケー
ルの原始密度ゆらぎを探る方法については、これまでも様々な提案がなされているが、本研究では四重像を持つ重力レンズク
エーサーのサブミリ波観測によって最近得られた重力レンズパワースペクトルの観測値 (Inoue+21、arXiv:2109.01168) を用いて、およそ 10kpc に対応する小スケールの原始パワースペクトルの振幅について、その制限を調べた。具体的には、原始密度
ゆらぎの小スケールの振幅を変化させた場合の物質非線形パワースペクトルをハローモデルに基づいて計算し、それを用いて収束場、位置シフト、重力レンズポテンシャルの各パワースペクトルの観測値と比較することにより、小スケールの原始密度ゆらぎパワースペクトルの振幅に対する制限が得られる。本講演では、その結果について報告する。

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E-13

パイオン生成過程が及ぼす降着中性子星の光度の影響
九大理 A , 理研 iTHEMSB , 新疆大学 C

土肥明A,B , Helei LiuC

伴星をもつ中性子星の熱的進化は、主に中性子星内部からのニュートリノ放射による冷却過程と、伴星から物質が降ることによるクラスト加熱過程が同時に働く。一般に若い中性子星では内部温度が高いためニュートリノ冷却が支配的であるが、時間とともに温度が低下しニュートリノ光度がさがることで、クラスト加熱が効くようになるため、ある年齢で降着中性子星は温度変化しなくなる。そうした静穏期の光度の観測が多くの降着中性子星で行われており、低光度の降着中性子星を始めとした多くの観測が従来の熱的進化モデルで説明できることが知られている。

一方、軟 X 線トランジェント RX J0812.4-3114 を始め、いくつかの降着中性子星は従来の加熱・冷却機構では説明できないほどに熱いことが知られており、何らかの熱源の存在が期待されている。この問題を解決するために、我々はパイオン生成シナリオというものを考える。このシナリオは、降着物質により獲得される運動エネルギーがパイオンの生成エネルギーのしきい値（290MeV）を超えることにより荷電パイオンが中性子星の大気で生成され、それが崩壊して生じるニュートリノにより中性子星のクラストが温められるというものである。本講演では、まず従来の降着中性子星の熱的進化モデルに関して述べる。その後、パイオン生成を考慮した結果と、観測されている熱い天体

RX J0812.4-3114 の静穏期の光度の再現性に関して議論する。

E-14

光学機械振動子系のビーム模型に基づいた定式化
九州大学大学院理学府物理学専攻 A , 九州大学大学院理学研究院物理学部門 B , 学習院大学理学部物理学
科C

七條友哉A , 杉山祐紀 A , 松村央 B , 松本伸之 C , 三木大輔 A , 山本一博 B

自然界には 4 つの力が存在し、電磁気力、強い力および弱い力は量子力学に従うが、重力が量子力学に従っていることが検証されていない。もし重力が量子力学の枠組みに従うならば、重力の量子力学的重ね合わせ状態が観測できるはずである。重力は他の力に比べ非常に弱い力であり、重力の効果を大きくするために物体を巨視化してしまうと環境との相互作用により、物体を量
子力学的状態に保つことが難しくなる。光学機械振動子は、重力波の検出にも応用されている光共振器と振動子とを組み合わせた力学系で、振動子の量子力学的状態の制御が可能になりつつある。例えば、[1] では重力の量子性の検証に向けて、7mg の振動子についてエネルギー散逸を大きく低減することに成功し、従来の限界より 5 桁も重い巨視的振動子の量子制御が可能になっている。この光学機械振動子を用いた重力の量子性の検証は、将来有望な方法と考えられている。
この研究では、光共振器の片側の鏡を固定し、もう片側の鏡をひもでつるした振動子とする光学機械振動子の理論模型を

beam モデルへ拡張し、その量子制御に向けた理論解析を行った。beam モデルは、振動子をつるすひもや鏡が有限の大きさを持つ際に変形まで考慮したモデルであり、実際の実験により近い理論模型である。beam モデルに基づいた光学機械振動子の理論模型の作用積分から出発し、beam モデルを導入すると鏡の運動が複雑化するため、周波数が小さい領域だけを考え、近似を行うことで、鏡の重心運動と回転運動に帰着することを示す。また時間があれば、測定した光から鏡の揺らぎを推定する方法として、Wiener filter を用いた推定方法についても議論する。

[1] Seth B. Cata ñ o-Lopez , Jordy G. Santiago-Condori, Keiichi Edamatsu, Nobuyuki Matsumoto, Phys. Rev. Lett.
124, 221102 (2020)

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会場 F
素粒子実験, 実験核物理領域

F-1

ソレノイド磁場を用いた中性子寿命測定実験
九大理 A , 高エ研 B , 九大 RCAPPC , 名大 KMID
B

B

A

B

幸 , 槙田康博 , 松崎俊 , 三島賢二 , 吉岡瑞樹

谷田征輝A , 市川豪 B , 音野瑛俊 C , 北口雅暁 D , 角直C

中性子の寿命 (879.4 ± 0.6 秒) は素粒子物理学や宇宙論において重要なパラメーターの１つで、これまで大きく分けて２つの方法で測定されてきた。１つは中性子ビーム中で中性子がβ崩壊して出てきた陽子数を数えるビーム法、もう１つは中性子を容器に貯蔵し、一定時間後に中性子の残存数を数える貯蔵法である。しかしながら、これらの２つの実験結果には 9.6 秒 (4.6 σ) の乖離が生じている。そこでこれらの２つの手法とは別に、中性子がβ崩壊をして出てきた電子をガス検出器によって測定する
ビーム法の実験を J-PARC の MLF/BL05 で行っている。この実験では、ビーム軸上で発生する信号事象と、ガス検出器の動作ガスで散乱された中性子起因の背景事象と区別することが出来ない。そこで我々は、ソレノイド磁石を用いて中性子ビーム軸方向に磁場を印加することで、信号事象と背景事象そのものを分離できる新しい実験を行うことを計画している。本講演では、磁場を用いた実験の現状を報告する。

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F-2

稀少 RI リングを用いた、中性子過剰核 74 Ni の質量測定
九州大学 A , 筑波大学 B , 埼玉大学 C , 理化学研究所 D , IMPE , JAEAF , 東京大学 CNSG , 京都大学 H
永田優斗A , 長江 大輔 A , 山口 由高 D , Naimi SarahD , 阿部 康志 D , 神田 真矩 C , 大津 美沙紀 C , 関 響
咲 C , 篠崎 稔 C , 山口貴之 C , 鈴木 健 C , 要 直登 B , 矢野 朝陽 B , 森口 哲朗 B , 小沢 顕 B , 花井 周太朗 G ,堂園 昌伯 G , 大田 晋輔 G , 道正 新一郎 G , 洲嵜 ふみ F , 鈴木 伸司 E , 若杉 昌徳 H

宇宙における元素合成には、経路の異なる様々な合成過程が存在すると考えられている。その過程の 1 つである高速中性子捕獲
過程（r-process）は、連続的に中性子捕獲を繰り返した後、β − 崩壊を起こすことによって、鉄より重い元素の約半分を合成すると考えられている過程である。この過程では、中性子捕獲反応と光分解反応の反応速度が等しくなる滞留核が存在すると考えられている。この滞留核を決定することが、r-process 経路の解明や天体環境の特定に繋がる。滞留核を決定するには原子核の質量データが重要となる。理化学研究所の重イオン加速器施設 RI ビームファクトリーにある稀少 RI リングは、興味のある粒子を的確に入射できる個別入射方式と等時性磁場により、寿命が短い中性子過剰核の質量を高精度で測定できる装置であり、滞留核とその近傍にある原子核の質量測定に適している。質量はリング内の周期とその速度もしくは磁気剛性より導出する。本
研究では、稀少 RI リングを用いて、滞留核近傍に存在すると考えられる 74 Ni の質量測定を行った。74 Ni は、238 U ビームとBe 標的を用いて生成し、フラグメントセパレータ BigRIPS にて他の核種から分離・精製した。74 Ni 粒子の速度や磁気剛性をBigRIPS で、周期を稀少 RI リングで測定した。現在は、速度情報を用いた解析手法と磁気剛性情報を用いた解析の 2 つの手法
で、74 Ni の質量導出を行っている。本講演では、実験の概要と解析状況について報告する。

F-3

炭素 12 の逆運動学α非弾性散乱を用いたホイル状態の対崩壊分岐比測定方法の開発
九大理 A

中島優人A , 寺西高 A , 後藤滉一 A , 松尾仁 A , 井元悠介 A , 小谷基樹 A , 松本悠椰 A , 田中久登 A

トリプルアルファ反応の反応率は, 12C の第二励起状態からの基底状態への崩壊幅（放射崩壊幅）であるΓ rad の値に依存す
る. Γ rad は全崩壊幅 Γ, 対崩壊幅Γπを用いると以下のように計算される.
Γπ ・Γπ(1)Γ rad=Γ rad/Γ・Γ/

本研究の目的はこの中で誤差の大きいΓπ⁄Γの精度を高めることである. そのため新たな実験手法として, 陽子共鳴非弾性散乱 12C(p,p2)12C* を逆運動学で測定することを考えた. 使用する加速器のエネルギーの制限から陽子標的ではなくα標的を用いて, 12C ビームを He ガス標的に照射し, 12C が第二励起状態になった際の反跳α粒子を前方 0 度において半導体検出器で検出する. また, 対崩壊により放出された電子・陽電子対を, 標的を囲むプ
ラスチック・シンチレレーション検出器で検出する. 本手法の利点には, ０度方向でα粒子を検出することにより, 標的周辺のシ
ンチレーション検出器の形状が単純になり, 検出効率の不定性が低減される点と, 運動学的な集束効果により, 逆運動学条件でない場合に比べて反跳粒子の統計量の増大が見込める点の２点が挙げられる.
壊測定の実験セットアップを構築し, テストとして分岐比が 100

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本研究では, 新たな実験手法の検証として, 対崩F-4

APD を用いた原子核反応実験用放射線検出器の開発
九大理 A

後藤滉一A , 寺西高 A , 中島優人 A , 松尾仁 A , 井元悠介 A , 小谷基樹 A , 田中久登 A , 松本悠椰 A

増倍作用を持つアバランシェ・フォトダイオード (APD) は、放射線検出器としては、これまでおもにシンチレータ用の光検出器として用いられてきた。本研究では、低エネルギー核反応における反跳粒子検出器としての使用を念頭に、低エネルギー荷電粒子に対する APD の応答を²⁴¹ Am α線および加速器ビームを用いて調査しつつある。講演ではその現状を報告する。

F-5原子核反応実験のための水素化チタン標的の開発
九大理 A

松尾仁A , 寺西高 A , 後藤滉一 A , 中島優人 A , 井元悠介 A , 小谷基樹 A , 田中久登 A , 松本悠椰 A

低エネルギー陽子誘起核反応を逆運動学条件で測定する際に薄い固体水素標的が必要となる。本研究ではそのための水素化チタ
ン標的の開発を行っている。ポリエチレン標的と比較すると、水素化チタン標的は、強いビームに対して安定、薄膜化や重水素化が容易、などの利点がある。本研究では、最初にチタン薄膜を水素化するための水素炉を開発した。次に、厚さ 1 μ m のチ
タン薄膜を、水素 1 気圧中で反応させて、チタン化水素標的をいくつか作成した。反応による水素付加量は 241 Am α線のエネ
ルギー損失を用いて評価した。現在、反応温度および時間条件の最適化および12 C + p 共鳴散乱を用いた深さ方向の一様性の試
験等を進めつつある。

46

F-6

陽子-炭素弾性散乱ビームを用いた 陽子偏極度計 2nd-FPP の性能評価
九大理 A , 東北大理 B , CYRICC

米村千恵子A , 坂木重仁 A , 若狭智嗣 A , 西畑洸希 A , 足立智輝 A , 河本彩

帆 A , 関口仁子 B , 渡邊跡武 B , 中居真太郎 B , 齋藤由子 B , 伊藤正俊 C
核子や中間子といったハドロンの質量や対応する相互作用の結合定数は、自由空間とハドロン密度の高い原子核内とでは異なることが期待されており、これらの変化を媒質効果と呼ぶ。この媒質効果の理解は、超新星爆発によってできる中性子星の構造解
明等でも重要である。原子核内での核子間相互作用を実験的に調べる手段として、偏極陽子を用いた核子ノックアウト (p,pN)反応がある。これは、入射陽子 p と核内核子 N の原子核内での核子-核子散乱に対応する。我々のグループでは、媒質効果に感度があると考えられている (p,2p) 反応の偏極移行量に特に着目している。(p,pN) 反応では、標的原子核を変えることによりハ
ドロン密度を実験的に制御することが可能であり、偏極移行量のデータは媒質効果の密度依存性を調べる手がかりとなる。さらに、断面積などの測定量と合わせた完全測定を行うことで散乱振幅を決定することでき、核内の核子間相互作用を実験的に決定することができる。本研究では、中間エネルギーにおける核内での核子・核子散乱 (p,2p) 反応の後方散乱陽子の偏極度を測定するための焦点面偏極度計 2nd-FPP の開発を行っている。2nd-FPP は複数のプラスチックシンチレータ群で構成されており、今回は新たに MWDC を導入し、位置分解能の向上を試みた。東北大学 CYRIC において、80MeV の陽子ビームと炭素標的の弾性散乱から生成される偏極陽子ビームを用いて 2nd-FPP の有効偏極分析能の性能評価実験を行った。得られた実験結果から、プラスチックシンチレータのみの有効偏極分解能を導出した。また、ＭＷＤＣを導入し、それによる位置分解能の向上についても検討した。その結果について講演する。

F-7

ワイヤーチェンバの位置分解能向上のための VME データ収集システムのオンライン化開発
九大理 A , 東北大理 B , CYRICC

足立智輝A , 若狭智嗣 A , 西畑洸希 A , 米村千恵子 A , 河本彩帆 A , 山下

渉 A , 横田望海 A , 岸本侃己 A , 関口仁子 B , 三木謙二郎 B , 渡邊跡武 B , 立石健一郎 B , 齋藤由子 B , 北山
翔 B , 丸田祥輝 B , 亀谷晃毅 B , 伊藤正俊 C
我々のグループでは原子核内での核子・核子散乱に対応する (p,2p) 反応により偏極観測量を測定し、真空中の場合と比較する
ことで原子核内での媒質効果を研究している。そのために、後方散乱陽子の偏極度を測定する 2nd-FPP の開発を進めている。

2nd-FPP は陽子散乱体（偏極分析）と飛跡測定を兼ねる位置感応型シンチレータ多層からなる。現在、位置分解能向上により偏極分析能を高めるために、MWDC の導入を行っている。MWDC は多線式検出器であるため、読み出しチャンネルが多い。これまで用いてきた CAMAC ベースのデータ収集システムではそのチャンネルの多さに対応できないため、理化学研究所 RIBF で開発された VME ベースの「babirl」への移行を進めている。「babirl」は自由度の高いシステムではあるが、デー
タ収集に特化しているため、データ解析は別途オフラインにて適宜行う必要がある。我々の実験においては、シンチレータやMWDC の動作状況や分解能をリアルタイムで出力することが求められている。そこで、「ANAROOT」と呼ばれる解析環境を「babirl」と統合することによりオンラインでのデータ解析・モニタを実現した。本システムは、東北大学 CYRIC で 80MeV の陽子ビームを用いて行われた 2nd-FPP の性能評価および偏極標的の評価実験で使用された。本発表ではオンラインによるデー
タ表示を行えるようにした開発や、CYRIC での実験結果について発表する。

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F-8

ILD・シリコンタングステン電磁カロリメータプロトタイプのビーム試験による性能評
価
九大理

A

, 九 大 RCAPPB , LLR/IN2P3/CNRSC , IJClab/IN2P3/CNRSD , IFIC/CSIC/UVEA

津村周作 , 末原大幹 A , 川越清以 A , 吉岡瑞樹 B , Vincent BoundryC , Roman PoeschlD , Adrian Ir-

lesE
現在、国際リニアコライダー（International Linear Collider, ILC）計画として、ヒッグス粒子やトップクォークに関する精密測定や既存の標準理論を超える新物理の探索に向けて研究が行なわれている。これらの精密測定においてはより高精度な実験が必要とされ、現在達成されている分解能を上回る性能を持った検出システムの開発が求められている。ILC は電子陽電子コライダーとして計画され、その衝突により生じた現象を検出するために建設が予定されている検出器の一つが ILD である。現在、その検出器の一部として電磁カロリメーター (ECAL) の開発が進められている。ECAL は粒子衝突時の事象再構成をより高精度で行うための手法である Particle Flow Algorithm(PFA) を利用するために必要な検出器の一つである。今回ドイツにある電子シンクロトロン実験施設、DESY において ECAL のプロトタイプとして設計されているシリコンタングステン電磁カロ
リメータの電子ビーム照射実験を行い、その性能を評価した。このカロリメータは 15 層のシリコン検出層及びタングステン吸収層からなる検出器である。吸収層において入射粒子は電磁シャワーを引き起こし、それによって生じた多くの放射線は検出層によって検出され、電気信号へと変換される。今回の検出システムはこれまでの実験と比べて新たな読み出し回路とより多くの層を用いており、その最初のビームテストの結果を報告する。

F-9

深層学習を用いた国際リニアコライダーにおけるフレーバー識別アルゴリズムの開発
九州大学 A尾上友紀A , 津村周作 A , 久原真美 A , 末原大幹 A , 吉岡瑞樹 A , 川越清以 A

国際リニアコライダー（ILC）とは、国際協力によって設計開発が推進されている次世代の直線型電子陽電子衝突加速器である。本研究では、深層学習を用いて ILC で使用するためのクォークフレーバーの識別アルゴリズムの開発を行なっている。フ
レーバー識別はジェット再構成において、ジェットを軌跡や崩壊点に関する情報からフレーバーに分類する過程である。現在使用されている LCFIPlus では、フレーバータグ付けに機械学習である Boosted Decision Trees が採用されており、これに対して深層学習を適用することで評価性能の向上を目指す。

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F-10

Si 検出器の波形解析による軽粒子識別
九州大学 A , 理化学研究所 B , 日本原子力開発機構 C , The University of TennesseeD , Oak Ridge National

LaboratoryE , 高エネルギー加速器研究機構 FD

B武藤大河A , Pierre BrionnetB , 浅井雅人 C , 郷慎太郎 B ,B

Robert Grzywacz , 羽場宏光 , 加治大哉 , 木村創太 B , Thomas KingB , 森本幸司 B , Krzysztof
RykaczewskiE , 坂口聡志 A , 酒井英行 B , 森田浩介 A,B , 庭瀬 暁隆 F , 田中聖臣 B
現在、我々は理研のガス充填型反跳生成核分離装置 GARIS-III を用いて原子番号 119 番の新元素探索実験を行っている。119番元素合成実験に使用するアクチノイド標的を用いた hot fusion 反応では、113 番元素合成実験に使用した Pb, Bi 標的を用いた cold fusion 反応に比べて、散乱粒子などのバックグラウンド計数が多く、融合反応生成物（ER）及び崩壊α線の識別の障害になる。特に TOF 検出器や veto 検出器で検出漏れした、陽子、重陽子、α粒子、その他軽粒子などが両面シリコンストリッ
プ検出器 (DSSD) に 10 MeV 程度のエネルギーを付加すると 119 番元素の崩壊α線と誤認されかねない。TOF や veto とは独立に波形解析だけで粒子識別できれば、新元素同定の信頼性が格段に向上する。理研の GARIS-III では最近 Flash ADC を導入し、DSSD のプリアンプ波形の記録を開始した [1]。本研究では、GARIS-III の DSSD で検出される崩壊α線, バックグラウ
ンドとなる陽子、重陽子、α粒子, 散乱ビーム, 核子移行反応生成物, 超重元素 (ER) などの粒子の波形データを解析し [2]、粒子識別の可能性について検証を行ったので、その結果について報告する。

[1] N. T. Brewer et al., PHYSICAL REVIEW C 98, 024317 (2018) [2] P. Brionnet, private communication.

F-11

核分裂片測定のためのシリコン検出器の波高欠損の研究
九大院理 A , 原子力機構 B , 理研仁科センター C

石橋優一A , 武藤大河 A , 浅井雅人 A,B , 森田浩介 A , 坂口

聡志 A , 郷慎太郎 A,C , 塚田和明 B , 佐藤哲也 B , 伊藤由太 B
シリコン検出器を用いた核分裂片などの重イオン測定においては、イオンの付加したエネルギーと測定電荷量の間の比例関係が崩れ、エネルギーが実際の値より低く観測される現象が見られる。この現象を波高欠損と呼ぶが、その原因は必ずしも明らかではない。
現在、我々は中性子過剰 Fm 領域での核分裂のメカニズムを解明するための研究を行っている。この研究では、核分裂片の運動エネルギーをシリコン検出器により精度良く測定する必要があるが、そのためには核分裂片に対する波高欠損の量を正確に見積もることが不可欠である。波高欠損の大きさを表す式として 1970 年代に Kaufman 等 [1] により考案された経験式が知られているが、この式のパラメータはエネルギー 80 MeV 以下のイオンに対する測定データを用いて決定されており、特にこれより高いエネルギー領域では実験データの再現性が不十分である。そこで 50〜200 MeV のイオンに対するデータを取得し、高エネルギー領域に適用できる波高欠損量の経験式の導出を目的とした実験を行った。
実験は、原子力機構タンデム加速器からの単色重イオンビームを用いて行った。エネルギー 52.5〜230 MeV の 82 Kr、136 Xe、
127

I ビームを金薄膜で散乱させ、前方 30 度に設置したシリコン検出器で散乱ビーム及び散乱された金粒子のエネルギースペク

トルを測定した。得られた実験データから波高欠損を導出し、経験式と比較した。本講演では、これらの結果と新しい経験式の作成に向けた検討結果について報告する。

[1] S. B. Kaufman et al., Nucl. Instrum. Methods 115 (1974) 47.

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