会場 A
領域 1, 3, 4

A-1

CoMnGe の構造転移 (六方から斜方) への Fe 原子置換による効果
鹿児島大学大学院・理工 A

大久保友里A , 衛藤翔一 A , 藤井伸平 A

W.Bażela, Journal of Magnetism and Magnetic Materials

室温付近で磁気構造転移する物質は、高性能の磁気冷凍材

25 (1981) 176.

料としての実用の可能性を秘めている。

CoMnGe は温度を下げていくと、Tm = 420K で、六方構造 (Ni2 In 型) から斜方構造 (TiNiSi 型) へ構造転移 (マルテンサイト変態) を起こす。六方構造及び斜方構造でのキュリー
温度はそれぞれ、TCA = 276K, TCM = 355K[1-3] である。Tm
を TCM より下げることができれば、構造転移と磁気転移 (常磁性状態から強磁性状態) を同時に起こすことが可能となる。
この目的のために空格子や第四元素を導入することが行われている。
我々は、Co 又は Mn を Fe 原子で置換した場合どのような変化があるかを、電子構造計算により調べた。Co 原子、Mn
原子どちらを置換した場合も、六方構造の安定化 (Tm の低下)

Coを示唆する結果を得た。

Mn
参考文献 [1]V.Johnson, Inorganic Chemistry 14 (1975)

Ge

1117. [2]W.Jeitschko, Acta Crystallographica Section B 31
(1975) 1187. [3]A.Szytula, A.T.Pedziwiatr, Z.Tomkowicz,

六方構造(Ni2In型)

2

A-2

Mn3 O4 ナノ粒子における逐次磁気転移のサイズ依存性
九工大工 A , 福岡大理 B

堺幸司A , 田尻恭之 B , 重松裕一 A , 出口博之 A , 美藤正樹 A , 香野淳 Bったが、10nm 以下ではサイズの減少とともに降下した。講演

Mn3 O4 はスピネル型遷移金属酸化物の一種で、A サイトの
Mn

2+

3+

、B サイトの Mn

では、磁化過程および交流磁化率の結果についても報告する。

を有するフェリ磁性体である。隣接

B サイト間に超交換作用が働くため幾何学的なフラストレーションが生じ、低温で 3 段階の逐次磁気転移が見られる。また、最近では秩序相でのフラストレーションによる格子ひずみが観測されている。

我々は Mn3 O4 を微粒子にすることでフラストレーションやや格子ひずみが変調し、バルクとは磁気秩序が変化することを期待して、Mn3 O4 ナノ粒子を合成し、その磁性のサイズ効果を調べた。

各転移温度は図の様にバルクと同様に ZFC 磁化の温度微分のピークにより評価した。各
転移温度のサイズ依存は 10nm 以上では、ほとんど見られなか

A-3

ミュオンスピン回転／緩和法で見た二次元磁性体 BaNi2 V2 O8 の磁気秩序
佐賀大院工 A

石橋大樹A , 山内一宏 A

ハニカムスピン系において最隣接スピン間での反強磁性相

ン偏極度の時間依存性を表している。ZF-µSR スペクトル

互作用のみを考える場合、フラストレーションは生じない。

には、自発磁化に由来するスペクトルの振動が観測された。

しかし、第 2、第 3 隣接のスピン間にも反強磁性相互作用がLF-µSR スペクトルには、指数関数型の緩和が観測された。

働くと考えた場合には、フラストレーションが生じる。本研

これは、磁気秩序状態において遅い磁気揺らぎが存在してい究では 2 次元磁性体として知られている BaNi2 V2 O8 に注目ることを示している。

した。この物質は Ni2+ が S = 1 を持ち、ハニカム構造を形[1] N.Rogado et al., Phys. Rev. B 65, 144443 (2002)成している。また、約 TN = 50 K で反強磁性磁気秩序を示

0.25

2.7 K
Asymmetry A(t)すことが知られており、中性子回折実験により Ni2+ の磁気モーメントが 1.55 µB と見積もられている。これは予期されていた 2 µB よりも小さい値で量子揺らぎに起因すると報告されている。[1]我々は、BaNi2 V2 O8 の磁気秩序の詳細を探るため、多結晶を用いてミュオンスピン回転/緩和法 (µSR) 実験を行った。

0.20
0.15
0.10
0.05
0.00
0

µSR 実験は、物質に 100 ％スピン偏極したミュオンを打ち込
み、そのミュオンスピン偏極度の時間依存性を見ることで、LF=3 kG

ZF
1

2

3

4

5

6

Time t (µs)

7

8

9

!"#$%&'()*+,-./0123%&'4)*256789:;<=/>?+@Aµ !"#$%&'

物質のミクロな磁性を見る手段である。
図１は、ゼロ磁場 (ZF) および 3 kG の縦磁場 (LF) の下で測定した µSR スペクトルである。この図はミュオンスピ

3

10

A-5

巨大磁気熱量効果を持つ Mn 系化合物の熱伝導度測定
九州大学大学院理学府磁性物理学研究室 A

福田光祐A , 和田裕文 A(MnFeRu)2PSi 化合物は室温付近で巨大磁気熱量効果を
示 し 、優 れ た 磁 気 冷 凍 材 料 と し て 注 目 さ れ て い る 。し か
し 、実 用 面 で 重 要 な 要 素 で あ る 熱 伝 導 度 の 測 定 報 告 例 は殆どない。そこで本研究では定常熱流法による熱伝導度測定 装 置 を 自 作 し 、様 々 な Mn 系 化 合 物 の 熱 伝 導 度 を 100

K〜室温で測定した。(MnFeRu)2PSi は転移温度で一次転
移 を 示 し 、格 子 定 数 が 不 連 続 に 変 化 し ク ラ ッ ク が 入 る こと が 知 ら れ て い る た め 、実 験 で は 転 移 前 後 の 熱 伝 導 度 と
電 気 抵 抗 を 測 定 し た 。図 に 測 定 し た 熱 伝 導 度 の デ ー タ を
示 す 。赤 は バ ー ジ ン の 降 温 過 程 で ク ラ ッ ク が 入 る と 熱 伝
導 度 λ は 急 激 に 小 さ く な る 。緑 は そ の 後 の 昇 温 過 程 で ある。電気抵抗の測定から緑の熱伝導度はほとんど格子振動によるものであることがわかった。詳細は当日報告する。

A-6

ホイスラー化合物 Fe3−x Mnx Si の磁気特性
鹿児島大学理 A , 鹿児島大学理工 B

野々山智仁A , 足立玄太 A , 加藤遼太 A , 重田出 A , 廣井政彦 A , 真中浩

貴 B , 寺田教男 B

ホイスラー化合物 Fe3−x Mnx Si では、x ≥ 0.75 で、強磁性転移はメタ磁性転移的振舞いを示し、低温では大きなヒステ

転移（TC ）を、さらに低温で強磁性と反強磁性が競合する複リシスを持つことが確認された。

雑な相に転移する（TA ）ことが知られている。x ＞ 1 では同[1] Al-kanani H, Booth J G and Yoon S, J. Appl. Phys.

様の転移が見られるが、1.7 ≤ x ≤ 1.8 では、それ以下の x で

73 (1993) 5671

見られないメタ磁性的な転移が報告されているが [1]、TA で

1

5T
3T
2.5T
2.2T
1.8T
1.5T
1T

の反強磁性的な転移との関連は不明である。そこで、1.5 ≤ x

0.8

M (B/f.u.)≤ 1.8 の試料について、様々な温度下、磁場下で磁化の測定を行った。図に x ＝ 1.7 での磁化の温度依存性を示す。90 K付近で強磁性転移（TC ）を示す。66K 付近の磁化のピークは

x ＝ 1 で見られたものと同様な反強磁的転移を示す転移点 TAであり、ほとんど磁場変化しない。また、TA のさらに低温で

0.6

TA2

0.4

TA

0.2

Tc

も磁化の急激な減少があり、別の反強磁性的転移が起きてい00ると考えられる。この転移点 TA2 は TA にくらべ磁場変化が

50

100
T (K)

大きく、この磁場変化は組成によって変化することが確認できた。さらに、x=1.7 の磁化測定（M-B）により、TA2 での

4

150

A-7

ホイスラー化合物 Fe3−x Mnx Si の磁場中輸送特性
鹿児島大学理 A

加藤遼太A , 野々山智仁 A , 足立弦太 A , 大岡隆太郎 A , 重田出 A , 廣井政彦 A

ホイスラー化合物は強磁性記憶効果やハーフメタル特性 を 示 す 物 質 と し て 注 目 さ れ て い る 。Fe3−x Mnx Si も ハ

2.5

ー フ メ タ ル と 予 測 さ れ て お り 、x ≥ 0.75 で は 強 磁 性 転2.4

Fe1.3Mn1.7Si・m)

移 (TC ) を、さらに低温で強磁性と反強磁性が競合する複雑な相に転移する (TA ) ことが知られている。本研究では、

Fe3−x Mnx Si(x = 1.6, 1.7, 1.8) の磁場中輸送特性について調べるために 0 T ≤ B ≤ 9 T の磁場範囲、2 K ≤ T ≤ 300 K の

2.3
2.2
2.1

温度範囲で電気抵抗、磁気抵抗測定を行った。図 1 に x =2

1.7 の磁気抵抗を示す。すべての試料において、高磁場領

1.9

域ではいずれの温度でも、負の磁気抵抗効果が観測された

2K
4K
10K
20K
30K
40K
50K
60K
80K
100K
150K
200K
300K

1.8
0

。また、Fe1.3 Mn1.7 Si では 60 K 以下で、磁気抵抗効果の振る舞いに変化が見られる磁場が存在する (図 1 の矢印)。そ

5
B (T)

10

図 1 Fe1.3Mn1.7Si の各温度での磁気抵抗の点をプロットし磁気相図を作成すると、磁化測定で求められたTA2 での反強磁性転移 (x = 1.7, 1.8 において新たに出現する, 本会講演野々山ら）を示していると推測できた。

A-8

MnCoGe のマルテンサイト変態への熱処理効果
鹿児島大学

理学部 A , 鹿児島大学大学院

理工学研究科 B , 東北大学

増満勇人 B , 梅津理恵 C , 三井好古 B , 小山佳一 B

MnCoGe は強磁性体で、六方晶 Ni2 In 型 (高温相) の結晶構造から斜方晶 TiNiSi 型 (低温相) にマルテンサイト変態を示す。MnCoGe 系化合物のキュリー温度とマルテンサイト
変態温度は置換元素や組成変化により制御でき、マルテンサ
イト変態に伴う磁気熱量効果などの磁気特性変化が注目されている。しかし、マルテンサイト変態温度は作製法によって散逸している。本研究では、熱処理条件の違いに着目し, 結晶構造を評価した。
反応焼結法によって作製した MnCoGe 合金について、1123 K で 5 日間熱処理し 1 日かけて室温まで徐冷した。
均 質 化 の 為 も う 一 度 、徐 冷 時 間 を 変 化 さ せ て 熱 処 理 を 行った。図は 3 日間 1123 K を保持しその後 3 日間かけて
室 温 ま で 徐 冷 し た 時 の 粉 末 Ｘ 線 回 折 パ タ ー ン で あ る 。全て 六 方 晶 の ピ ー ク で 指 数 付 け で き た 。本 講 演 で は 、1 週
間 ま で 冷 却 時 間 を の ば し 、熱 処 理 時 の 冷 却 速 度 が 結 晶 構
造とマルテンサイト変態温度に及ぼす影響を報告する。

5

金属材料研究所 C

野口滉平A ,

A-9First-order phase transition and magnetic properties of MnCo0.92 Fe0.08 Ge1−x Snx (0.00≦ x ≦ 0.10)
鹿児島大学理工学研究科 A , 東京大学物性研究所 B
山佳一

尾上昌平A , 三井好古 A , 小林領太 A , 上床美也 B , 小A

積もられた。磁化は 104 Am2 /kg (10 K, 5 T) と求められた。

MM’X(M、M’ = 3d 遷移金属、X = Si, Ge, Sn) 合金の一つである MnCoGe は、室温では斜方晶 TiNiSi 型構造として振る舞い、TM = 460 K で、六方晶 Ni2 In 型構造にマルテンサイト変態をする。最近の研究で、少量の Fe を M または M’ サイトに置換、あるいは Sn を X サイトに置換することによって、キュリー温度 Tc 及び TM が減少することが分かっている。また、これらの変態は一次磁気相転移を示す。
本研究では Co サイトに少量の Fe を、Ge サイトに少量の Snを置換した五元系合金の磁気特性を明らかにすることを目的とした。図 1 は、SQUID 磁束計による 1 T 及び 5 T 中での磁化測定結果である。x = 0.02, 0.05, 0.1 について測定し、

x = 0.1 は昇温測定のみ実施した。一次磁気相転移が 150〜
210 K の間で出現している。構造相転移温度は、170 K と見

A-10

三元系 Mn 碁化合物 MnAlGe に対する Cr 元素置換効果
鹿児島大院

理工 A , 東北大

金研 B , 東大

物性研 C

増満勇人A , 吉永総志 A , 三井好古 A , 梅津理恵 B ,廣井政彦 A , 上床美也 C , 小山佳一 A

正方晶 Cu2 Sb 型構造を有する Mn 基三元化合物 MnAlGe

性が強磁性からフェリ磁性に変化することを示唆する結果がはキュリー温度 TC = 517 K 以下で強磁性を示し、自発磁化得られた。[1] R. Y. Umetsu et al., IEEE Trans. Magn. 11,

Ms = 1.63 μB /f.u., である。c 軸方向への磁気異方性を有し

1001904 (2014) [2] S. Yoshinaga et al., Phys. Proc, 75, 918-ているため、磁気記録材料として注目されている。近年、 Mn

925 (2015) [3] 近角聰信, 強磁性体の物理（上）, 裳華房, (1978)

を Cr で少量置換した Mn0.8 Cr0.2 AlGe は TC と Ms がともに増加し、592 K、1.77 μB /f.u. になる。 [1]。一方、Mn を全置換した CrAlGe は斜方晶 TiSi2 型構造という MnAlGeとは異なる結晶構造を有する。また、 TC = 80 K, Ms = 0.41
μB /f.u. であり、磁気特性が大幅に減少する [2]。高い磁気特性を有する (Mn,Cr)AlGe の最適化のためには安定な結晶構
造と磁気相図を明らかにする必要がある。そこで本研究ではMn1−x Crx AlGe (0 ≤ x ≤ 1.0) 合金を作製し、結晶構造及び磁気特性の評価を行った。
図 1 に正方晶 Cu2 Sb 型構造単相の Mn1−x Crx AlGe の逆
磁化率の温度依存性を示す。x = 0, 0.3 では逆磁化率は良い
直線性を示している。一方で x = 0.4, 0.6 では上方に凸な曲線となっており、これはフェリ磁性的な振る舞いである [3]。
以上のことから、MnAlGe の Mn を Cr に置換することで、磁

6

A-11

Quasi-First Order Magnetic Transition in Mn1.9 Fe0.1 Sb0.9 Sn0.1
Adline Ngozi NwodoA , Ryota

Kagoshima UniversityA , Tokyo UniversityB , Tohoku UniversityC

KobayashiB , Yoshifuru MitsuA , Rie Y. UmetsuB , Masahiko HiroiA , Kohki TakahashiB , Yoshiya UwatokoC , Keiichi KoyamaA
The magnetic and structural properties of ferrimagnetic (FRI) Mn1.9Fe0.1Sb0.9Sn0.1 with a Cu2Sb-type tetragonal
structure were studied by magnetization and high field X-ray diﬀraction (XRD) measurements in the temperature
range 10-360 K and in magnetic fields up to 5 T. The lattice parameters a and c were estimated to be 0.4068 nm and
0.6550 nm, respectively, at 285 K. The saturation magnetization at 10 K was determined to be 39.1 Am2/kg, which wasslightly smaller than the value (39.2 Am2/kg) at 70 K. It was observed that a first order magnetic transition (FOMT)
from ferrimagnetic to paramagnetic like state with a thermal hysteresis in the vicinity of 310 K under low magnetic
fields. This FOMT disappeared easily by applying magnetic fields over 0.4 T. There is no anomaly for the XRD anddiﬀerential scanning calorimetry data in the vicinity of 310 K. These results are discussed on the basis of ferrimagnetic
and antiferromagnetic transitions and spin reorientation. The result suggests that the compound shows a quasi-FOMT
and the magnetic field-induced crossover-like phenomenon

A-12

ホイスラー合金 Co2−x Mn1+x Sn (0 ≤ x ≤ 1) の磁気特性およびスピン分極率
鹿児島大理 A , 鹿児島大院理工 B , 東北大金研 C , 東大物性研 D

分銅勇斗A , 大岡隆太郎 B , 重田出 B , 梅津理恵 C , 湯葢邦夫 C , 山内徹 D , 廣井政彦 B

第一原理バンド計算によって，数多くの L21 規則度の Co

Co2−x Mn1+x Sn はハーフメタル特性を持つホイスラー合金

基ホイスラー合金がハーフメタル特性を有することが予測さの候補であると言える。

れている。特に、Co2 MnSi において、スピン分極率が 89% に

発表当日は、電気抵抗やスピン分極率の結果についても報も及ぶトンネル磁気抵抗 (TMR) 比が報告されて以来、Co告する予定である。

基ホイスラー合金のハーフメタル特性に関する研究が盛んに[1] J. Winterlik et al., Phys. Rev. B 83, (2011) 174448.

行われている。そこで本研究では、高いスピン分極率が期待[2] I. Galanakis et al., Phys. Rev. B 66, (2002) 174429.

されるホイスラー合金 Co2−x Mn1+x Sn (0 ≤ x ≤ 1) に注目して、その磁化や電気抵抗，スピン分極率を系統的に調べて
Ms (μB/f.u.)いる。

M -H 曲線の測定から、CoMn2 Sn の自発磁化 Ms が 2.56
µB /f.u. と 見 積 も ら れ た が 、先 行 研 究 に お け る 自 発 磁 化
Ms の値 2.59 ± 0.2 µB /f.u. と一致した [1]。Galanakis らは、ハーフメタル特性を持つホイスラー合金の磁気モーメ
ントが Slatar-Pauling 則に従うことを報告した [2]。そこ

5.5
5.0
4.5
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0

Co2−xMn1+xSn
T=5K

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

x

で、Co2−x Mn1+x Sn の 5 K での自発磁化 Ms の組成依存

図1 Co2−xMn1+xSnのT = 5 Kでの自発磁化 Msの組成依存性性を図 1 に示す。Co2−x Mn1+x Sn の Ms の組成依存性はSlatar-Pauling 則にほぼ従う振る舞いを示した。したがって、

7

A-13

ホイスラー合金 Co2 TiGa の磁気特性
鹿児島大理 A , 鹿児島大院理工 B , 東北大金研 C , 東大物性研 D , 東北学院大院工 E

永元暢一A , 大岡隆太

郎 B , 重田出 B , 梅津理恵 C , 野村明子 C , 湯葢邦夫 C , 山内徹 D , 鹿又武 E , 真中浩貴 B , 寺田教男 B , 廣井政
彦B

ホイスラー合金 Co2 TiGa は、第一原理バンド計算からもられた磁気グリュナイゼンパラメータは TA = 7.87 × 103

94.6% の高いスピン分極率を示す遍歴強磁性体であることがK であった。以上の結果から，スピンゆらぎ理論を用いた

知られている [1, 2]。遍歴電子磁性における Takahashi のス

様々な解析から見積もった TA の値は過去の報告とほぼ一致

ピンゆらぎ理論によれば、熱ゆらぎの効果ばかりではなく、することが明らかになった [2]。

量子ゆらぎの効果も重要であることが指摘されている。

[1] Y. Miura et al., J. Appl. Phys. 99 (2006) 08J112.

そこで本研究では、アーク溶解法により Co2 TiGa の多結[2] T. Sasaki et al., J. Alloys Compd. 317 (2001) 406.

晶体を作製し、超伝導量子干渉計 (SQUID) を使用して磁化1.2測定を行い、自発磁化 Ms やキュリー温度 TC を決定した。ま[Ms(T)/Ms(5 K)]2

ンパラメータ TA を決定したので報告する。

M -H 曲線から得られた自発磁化の温度依存性 Ms (T ) を図1 に示す。Ms (T ) における T ≃ 0 での傾きから見積もった
磁気グリュナイゼンパラメータの値は TA = 8.23 × 103 K で

0.8

0.6
0.4
0.2
0
0

あった。さらに、TC 付近の M 4 -H/M 曲線における直線の傾

5000

10000

15000

T2 (K2)きを用いた解析から TA = 7.70 × 103 K と見積もられた。さ

図１Co2TiGaの自発磁化 Msの温度依存性

らに、5 K での M -H 曲線における飽和磁化の傾きから見積

A-14

Co2TiGa1

た、スピンゆらぎ理論による解析を行い、磁気グリュナイゼ

高圧ねじり加工されたタンタルの静水圧力下交流磁化率測定
九工大工 A , 九産大理工 B , 九大院工 C

野海のぞみA , 北村雄一郎 A , 田中将嗣 A , 美藤正樹 A , 出口博之 A ,西嵜照和 B , Kaveh EdalatiC , 堀田善治 C

Ta は 常 圧 下 で 4.5 K の 超 伝 導 転 移 温 度 Tc を も つ 。

一段階の Tc に戻り、その後、Struzhkin らと同様に Tc が減

Struzhkin らの静水圧力実験では、Tc は 20 GPa で 4.25 K

少する結果となった。Nb と Ta における HPT 効果の違いをまで減少した後上昇に転じ、45GPa で 4.4 K まで上昇する

調べることで Tc 上昇の新たなアプローチを開拓したい。

が、常圧の Tc を上回ることは無い [1]。一方、同族の Nb の

[1] V. V. Struzhkin et al, Phys. Rev.Lett.79,4262(1997).

Tc は、加圧によって 9.2K から一度僅かに下降した後、上昇5に転じ 10 GPa で 9.9 K の最大値を示す [1]。我々はこの Nb

4.8に対して、せん断ひずみ加工処理（高圧ねじり加工：HPT）

TC (K)

した静水圧力実験を行ったところ、Tc の最大が、2 GPa 付近に移動し、そこでの Tc は 9.9 K をわずかに超えた。これは、巨大なせん断ひずみが、Tc の加圧下での振る舞いに大きな影響を与えることを示唆している。

4.6

Struzhkin et al.

4.4
4.2

そこで我々は、Ta に対して 4.5 K より Tc が上昇すること4を期待して、HPT を施した試料に対して静水圧力実験を行っ0た。図 1 に、6 GPa でねじり回転数 N =10 の HPT 処理し5

10puressre (GPa)

た試料の Tc の圧力依存性を示す。HPT により Ta 試料は常圧下の Tc が二段階に分かれたが、1 GPa の僅かな圧力下で

8

15

A-15

ホイスラー合金 Co2 FeSi のエピタキシャル接合アンドレーエフ反射分光
鹿児島大院理工 A , 東北大金研 B , 物材機構 C , Twente 大理工 D

重田出A , 窪田崇秀 B , 桜庭裕弥 C , Cor

G. MolenaarD , Joost N. BeukersD , 木村尚次郎 B , Alexander A. GolubovD , Alexander BrinkmanD , 淡
路智 B , 高梨弘毅 B , 廣井政彦 A

L21 構造をもつホイスラー合金は，第一原理バンド計算でれた微分コンダクタンスは拡張 BTK 理論とよく一致した。

ハーフメタル特性が予想されており，高いキュリー温度を有原子レベルで清浄な界面を有する ECAR 法の解析から得らするという点からもハーフメタルの有力な材料であると考えれたスピン分極率 P は 55.0% であり，ECAR 法を用いてホられている。特に，ホイスラー合金 Co2 Fe1−x Mnx Si を用い

イスラー合金 Co2 FeSi のスピン分極率を決定することにはじた巨大磁気抵抗 (GMR) 素子に関しては，Co2 Fe1−x Mnx Si

めて成功した。

のハーフメタル特性を支持する実験結果が報告されている。
1.4

そこで我々は，ホイスラー合金のハーフメタル特性に注目し，超伝導体 NbN とホイスラー合金 Co2 Fe1−x Mnx Si のエピタ

1.2

G(V ) /GN

キシャル多層膜の成膜および素子の作製と，エピタキシャル
接合アンドレーエフ反射 (ECAR) 法を用いたホイスラー合金のスピン分極率の測定に取り組んでいる。
エ ピ タ キ シ ャ ル NbN/Co2 FeSi 接 合 の 規 格 化 微 分 コ ン

1.0
0.8
0.6

ダクタンス G(V )/GN の拡張 Blonder-Tinkham-Klapwijk
0.4(BTK) 理論を用いた解析結果を図に示す。微分コンダクタン
スのピークの値は 2.3 mV であり，NbN の超伝導ギャップ ∆

0.2
-10

に対応する。さらに，バイアス電圧が 4.1 mV の位置（∼ 2∆）

T = 4.2 K

Δ = 2.00 meV
ω = 0.24 meV
Z = 0.57
P = 55.0%
-5

0

5

10

V (mV)にディップ構造も観測された。ディップ構造を除くと，得らA-16

Experiment
BTK fit

重力による超流動トーラスの分裂
九大総理工 A

蝶野弘臣A , 坂口英継 A

インクを水に垂らすと液滴が沈降する。最初、液滴は球でありまた U=pz としており、p は重力パラメータである。

体状であったのが渦輪へと変化し、Rayleigh-Tayler 不安定

初期条件として、トーラスは (1+ δ・cosm θ）で歪んでい性により複数個の滴に自発的に分裂していく。渦の存在がる。ただしθは x ＝ y ＝０を軸とした角度である。我々は mRayleigh-Tayler 不安定性を抑制することが報告されているをモード数と呼ぶ。トーラスの半径、重力パラメータ、モード[1]。そこで本研究では、量子系においてもこうした結果が数を変化させ、トーラスの安定性を調べた。安定性は Fourier

得られるのかどうかをコンピュータ・シミュレーションを

振幅の時間変化で判断する。本講演ではそれらのシミュレー

使って調べた。

２成分の希薄 Bose 系で、成分２で構成さション結果を報告する。

[1] M. Shimokawa et al., Phys. Rev. E 93, 062214 (2016)

れたトーラスを成分１でできた Bose 気体中を沈降する系を&"#$ Ψ& = − * ) + Ψ& ) +, Ψ) ) ) Ψ&考えた。成分２の方の密度を大きくすることで落下する仕組)&"#$ Ψ) = − * ) + Ψ) ) +, Ψ& ) ) + . Ψ))みである。各々の成分は以下の結合 Gross-Pitaevskii 方程式(1),(2) に従う。ここで、g は他成分との相互作用パラメータ

9

A-17

酸化グラフェンの伝導メカニズム
九州工業大学大学院工学府 A , 九州工業大学大学院工学府 B , 九州工業大学大学院工学部 C , 九州工業大
学D

中島史寛A , 依里忠樹 B , 服部速水 C , 孫勇 D

酸化グラフェンの伝導メカニズム
九州工業大学大学院先端機能システム工学専攻

1. 背景・目的

中島史寛、依里忠樹、服部速水、孫勇

ここで、𝜙はバリアの高さ、 𝑣はバリア両端の電位差、s

グラフェンはよく電気を通す 2 次元シート材料として電は試料の厚さ、𝑚はキャリアの質量である。

子デバイス、蓄電デバイス、触媒などの分野で研究が盛ん

この式によれば、ln(𝑖/𝑉) ~V は直線となる。本実験で得らに行われており、安価で化学耐性、耐熱性及び機械特性等れたln(𝑖/𝑉) ~𝑉 曲線を図 2 に示す。

が優れているため、シリコンや貴金属の代替品として有望視されている材料である。その中で、伝導率の制御がグラⅡ

フェンより容易である酸化グラフェンが注目されているⅡため、本研究では、酸化グラフェン試料の温度、電界強度及び密度依存性測定を行い、電気伝導メカニズムの解明をⅠⅠ目的とした。

2. 実験方法
図 2. ln(𝑖/𝑉)~𝑉 曲線

ナノ酸化グラフェン粉末試料と 2 枚の金箔とのセットをプレスして、ペレットを作製した。その際、プレスの圧力は、0.5 と 0.7t の 2 種類で試料密度を調整した。またペレットは、直径 5mm、厚さは、それぞれ 0.108 と 0.113mmであった。電気特性評価においては、真空チャンバー内に設置したペレット試料にバイアスを掛けながら 15～450 K

ここで、𝑉は試料両端のバイアスである。この図からわかるように各グループ内では、トンネリング伝導の存在が確認できた。Sklovskii によれば、電気伝導は(2)式で表現できる。ここで、d は伝導の次元ファクター、𝑉0 は定数である。

（1K ステップ）の温度範囲で昇温と降温過程の 2 コース

G(V) = 𝐺0 (−𝑉0 𝑑+1)・・・・・・・(2)𝑉

で測定を行った。
本実験で得られた結果を(2)式で線形曲線にフィッティン

3. 結果・考察
図 1 に試料の電流‐電圧特性を示す。低電圧領域(Ⅰ)と高グした時の R2 値を表 1 に示す。
表 1. R2 の値

電圧領域(Ⅱ)の 2 つのグループが存在し、グループ内では電流は電圧に比例し、オームの法則が成立した。

Ⅱ

Ⅱ

次元
3
2
1

Ⅰ
0.9974
0.99490.987550K

Ⅱ0.99880.998
0.9954

450K
Ⅰ
Ⅱ
0.996
0.99850.993
0.99730.98450.99392 つの伝導グループも含め、電気伝導は 3 次元的であることが判明した。

Ⅰ

Ⅰ

4. 結論
酸化グラフェンには、2 つの伝導状態が存在し、いずれの状態においても温度と電界に依存すると共に、量子伝導

図 1. 電流‐電圧特性
トンネリング伝導が存在する場合、Simmons の(1)式で表現できる。
𝑛4πs√2𝑚𝜙I = ∑ 𝑣 exp (−) ・・・・・（1）ℎであることが分かった。また、電流は空間的に 3 次元で伝導することも判明した。

参考文献[1] Shikrishna Pandey 「 Transition from direct to Fowlernordheim tunneling in chemically reduced graphene oxide film」

1

未入力

10

会場 B
領域 3, 5

B-1

ホイスラー化合物 Fe2−x Ni1+x Al のメスバウアー測定
鹿児島大学 A , 東京大学 B , アイソトープ実験施設 C
A

B

A

A

園田一貴A , 尾上昌平 A,C , 恩田圭二郎 A , 廣井政A

彦 , 上床美也 , 小山圭一 , 三井好古 , 重田出 , 伊藤昌和 A

化学式 X2 YZ（X、Y：遷移金属、Z：s,p 元素）を有する

光法により、それぞれの資料の鉄の価数、配位環境、磁性

ホイスラー合金は、多くの興味深い物理的性質を示し、そを測定した。図に Fe2 NiAl のメスバウアースペクトルを示

れらのうちのいくつかは機能材料形（状記憶合金、ハーフ

す。通常 6 本のピークであるところ 8 本ピークが出ている

メタル、熱電素子）としての可能性を有しており、注目をため、Fe2 NiAl は単純な F-43m 構造でないことがわかる。

集めている。最近では F-43m という空間群を持つホイス

講演では他の試料のスペクトルと数値を比較し議論する。

ラー合金が研究され始めている。そこで我々は空間群が F-

43m と報告されている Fe2 NiAl と第一バンド計算で求めた
フルホイスラー合金で多いとされている空間群の Fm-3m
である Ni2 FeAl の Fe と Ni を置換して物質を作製し、物性を測定することで空間群の違いが物性にどのような影響を与えるかの研究を行った。作製した Fe2 NiAl, Fe1.7 Ni1.3 Al,

Fe1.5 Ni1.5 Al の空間群の違いを調べるためにメスバウアー分

11

B-2

MnNiGe-CoNiGe 系の磁気・熱物性鹿児島大学理工学研究科 A , 鹿児島大学理学部物理科学科 B , 東京大学 ISSPC

恩田圭二朗A , 甲斐友也 B ,廣井政彦 A , 真中浩貴 A , 寺田教男 A , 近藤晃弘 C , 金道浩一 C , 伊藤昌和 A

MnNiGe-CoNiGe の系は一次磁気構造相転移を起こし、は、これらからエントロピーの変化量についても議論する。

巨 大 磁 気 熱 量 効 果 を 引 き 起 こ す 。こ の 系 は Ni2 In 型 の 常磁性六方晶から、TiNiSi 型の反強磁性斜方晶へと磁気相
転 移 と マ ル テ ン サ イ ト 変 態 を 起 こ し 、両 相 転 移 の カ ッ プ
リ ン グ が 磁 気 冷 凍 に 重 要 と さ れ て い る 。今 回 我 々 は こ の系 に お け る 相 転 移 を 、置 換 量 、磁 性 お よ び 熱 物 性 の 視 点
か ら 明 ら か に し た い 。ま た 、こ の 系 の 置 換 量 を 増 や し ていくことでスピングラスのような振る舞いも観測され、Mn1−x Cox NiGe(x=0.2) では 1 kOe 下で 60 K 付近に FCと ZFC に非可逆性が見られ、磁場の増加に伴いこの温度は減少する。図に、x=0.1 における磁化の磁場依存性を示す。

215 K ≦ T ≦ 230 K の温度域で磁化がはっきりとしたヒ
ステリシスを持つことが分かる。すなわち、この温度域において一次磁気構造相転移が起きていると考えられる。講演で

B-3

ランタノイド系強磁性金属の高圧力下交流磁化率測定
九工大工 A

山方香菜子A , 大隈理央 A , 美藤正樹 A , 田中将嗣 A , 出口博之 A

希土類金属では、伝導電子が、局在した 4f 電子による局在(2009).

磁気モーメントの相互作用を媒介する。高圧力下での磁気測[3] J.Lim, et al.,Phys. Rev. B 91, 045116 (2015).

定については、過去に、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm に関して

[4] J.Lim, et al.,Phys. Rev. B 91, 174428 (2015).

電磁誘導方式の AC 測定 [1] と Gd、Tb、Dy、Ho、に関して

SQUID を用いた直流磁化測定 [2] について報告されており、

-7

4 10

圧力を変えることで、転移温度が線形的に低下し、磁気モーメ-7ントが消失することが報告されている。また、Gd、Tb、Dy

3.5 10に関しては、電気抵抗測定が行われており、20 GPa を超え

3 10

ると磁気転移温度が上昇し始めると報告されている [3][4]。本

2.5 103.9GPa-7m' (emu)-7

研究の目的は、高圧力下交流磁化率測定を行うことによって、希土類強磁性金属の磁気特性の磁気転移温度を確認すること

-7

2 10

-7

である。図１は 8.6 GPa までの Gd の交流磁化率の in-phase

1.5 10の温度依存性である。図中の矢印は転移温度を示している。

1 10

強磁性から常磁性への磁気相転移は、6.0 GPa まではっきり

5 10

6GPa
-7

6.5GPa-8

8.6GPaと観測されたが、6.5 GPa では、磁気モーメントの消滅を伺0

わせる。一度消失した磁気特性が復活することがあるのかを

0

50

100

150

200

Temperature (K)

解明したい。

[1] D.D. Jackson, et al., Phys. Rev. B 71,184416 (2005).
[2] M. Mito, et al., J. Phys. Chem. Solids 70, 1290

12

250

300

B-4

Zn 置換した Mn-Al に対する磁場中熱処理効果
鹿児島大学大学院

理工学研究科 A , 東北大学

金属材料研究所 B

高木観雄A , 小林領太 A , 三井好古 A ,梅津理恵 B , 高橋弘紀 B , 水口将輝 B , 小山佳一 A
強磁性 MnAl 相は正方晶 CuAu 型の結晶構造を持ち、τ相と呼ばれている。高温相であるε相からの変態で得られる。τ相
は準安定相であることから、様々な方法で安定化させる研究がされている。C を加えることが知られているが、最近では Wangらによって Zn 置換でもτ相が安定化することが見つけられた。他の方法として外部磁場を加えることで、強磁性相を安定化させることができる。Mn-Al の薄膜やバルク試料を磁場中熱処理することで磁化の増加が報告されている。今回の研究では Zn
置換 Mn-Al 試料の磁場効果を調査することが目的である。

試料は Mn53Al45Zn2 で秤量され、反応焼結法によって作製した。1100 ℃で 48 時間保持し、クエンチによってε相を得た。これを 0 T と 15 T 中でそれぞれ 300 ℃を 48 時間保持し、作製した。これらの試料を XRD 測定により相変態を調べ、磁場効果を調査した。

B-5

磁場中急冷による MnBi の組織観察
鹿児島大学大学院理工学研究科 A , 東北大学金属材料研究所 B

小林領太A , 山下美咲 A , 三井好古 A , 高橋弘紀 B , 宇田聡 B , 小山佳一 A

低温相 MnBi は 1 軸の結晶磁気異方性を有する強磁性体

い、その後 19 T 磁場中で室温の水を用いて急冷した。得らである。低温相 MnBi とその高温相 Mn1.08 Bi の相変態温度

れた試料は、バルク X 線回折測定及び組織観察を行い、得T t はゼロ磁場中で 628 K と報告されている。磁場を印加すられた相を評価した。図に得られた試料の XRD の結果を示ると、T t は 2 K/T の割合で上昇し、磁場中で状態図が変化す。X 線回折パターンから、低温相 MnBi と Bi が得られた

する [1]。我々は、強磁場中熱分析装置により、強磁性体のことがわかる。この結果は、三井らによる磁場中状態図 [3]

強磁場中状態図の作成を進めているが、さらに詳しい高温磁と一致している。[1] K. Koyama et al : J. Alloy. Compd.,

場中における物質の情報を得るには、強磁場中で熱処理-急509, (2011) L78-L80.[2] M. Yamashita et al : IEEE Magn.

冷を行う必要がある。しかし、強磁場中急冷炉の報告は、グ

Lett., 8, (2017) 6501504. [3] Y. Mitsui et al :Mater. Trans.

ルノーブル強磁場施設における 16 T までの報告のみで、国54, (2013) 242

内からの報告はない。最近、我々は 15 T 強磁場中急冷実験に成功し、相変態温度を境界として得られた相が低温相から高温相に変化することを明らかにした [2]。今回我々は、この強磁場中急冷炉を改良し、世界最高磁場 19 T における強磁場急冷実験に成功したので報告する。

実験は、MnBi をアーク溶解法で作成後、熱処理し、これを試料とした。この試料に対し、東北大学金属材料研究所 20 T 無冷媒超伝導マ
グネットを用いて、19 T 磁場中で 663 K、6 h 熱処理を行

13

B-6

ガラス形成液体における構造緩和のアレニウス型からの転移とフラジリティ：イオン液
体への応用
大分高専 A , 熊大院先端科学 B

池田昌弘A , 安仁屋勝 B

多くのガラス形成液体における緩和時間や粘性は非アレニウス型の温度依存性を示し, ガラス転移点 Tg でのアレニウス則からの逸脱はフラジリティで評価される1) 。一方, 融点より高い温度領域に目を向けると, network 系, 非 network 系 (フラジャイル系) に関わらず, 共通してアレニウス的な挙動が観測される。この振舞いはアレニウス・クロスオーバー現象とよばれ2) ,転移点はアレニウス温度 TA で指定される。興味深いことに, この TA はフラジャイル系物質では, 我々のモデルから理論的に算出される協同運動の出現温度 Tx と近い値になることが分かっている3) 。また近年, Tg /TA とフラジリティ m との間には相関があることも報告されている 2,4) 。
本研究では, 非ストークス-アインシュタイン的振舞いを示す伝導緩和と構造緩和間の解離（デカップリング）機構とイオン液体におけるアレニウス・クロスオーバー現象との関連性について議論する。

1) C.A. Angell, J. Non-Cryst. Solids 131-133 (1991) 13.
2) A. Jaiswal, et al., Phys. Rev. Lett. 117 (2016) 205701.
3) M. Ikeda, M.Aniya, Eur. Polym. J. 86 (2017) 29.
4) V.N. Novikov, Chem. Phys. Lett. 659 (2016) 133.

B-7

超イオン導電ガラスの構造とエントロピー
熊大院自然科学 A , 熊大院先端科学 B , 山形大理 C

松永薫A , 安仁屋勝 B , 臼杵毅 C

高温で粒子群が一様に分布している系があるとする。この状態から温度を下げていくと粒子群は配列し構造を持つようになる。その際、エントロピーは変化し、系の拡散係数も変化する。このような考えの下、Dzugutov は拡散係数と過剰エントロ
ピーに関するスケーリング則を提案した [1]。ここで、過剰エントロピーは熱力学エントロピーと理想気体のエントロピーの差として定義される。
これまでの研究で我々は、超イオン導電体に対する結合ゆらぎモデル [2] の観点から拡散係数と過剰エントロピーに対する関係式を導出した。今回は、同関係式の超イオン導電ガラスへの適用を試みた結果について報告する。
超イオン導電ガラス (AgI)x (As2 Se3 )1−x 系の構造 [3] から過剰エントロピーを求めた。AgI の組成を x = 0.4 から x = 0.6に変化させた場合、過剰エントロピーは約 0.7 倍変化する。つまり、熱力学エントロピーは増える。これに伴い、拡散係数は約1.2 倍に増加するという予想が得られる。
[1] M. Dzugutov: Nature 381 (1996) 137.
[2] M. Aniya: Integrated Ferroelec. 115 (2010) 81.
[3] T. Usuki, et al.: J. Non-Cryst. Solids 312-314 (2002) 570.

14

B-8

イオン導電体の弾性的性質
熊大院自然科学 A , 熊大院先端科学 B

飯川景祐A , 安仁屋勝 B

超イオン導電体におけるイオンの移動度は，化学結合性と関係があると考えられている [1]．物質の結合性は，原子間を結び付けるボンド伸縮力定数 α とボ ンド変角力定数 β に反映される．これらの力の定数に関する定式化は，最初ダイヤモンド構
造や閃亜鉛鉱構造をもつ物質に対して行われ [2]，その後, 蛍石型構造をもつ物質に対して拡張された．本研究では，イオン伝導と密接に関係すると予想される α や β の温度依存性を弾性定数の観点から調べた. その結果, BaF2 では β/α が温度上昇と共に増加することが分かった. AB 型化合物において，β/α はイオン度と関係することが知られている [2]. また, AgI の有効
電荷の温度依存性は他の AB 型化合物と異なり，高温で増加する [3]. BaF2 で得られた β/α の振舞いの原因は今のところ不明であるが, イオン導電体 BaF2 の特徴が反映されている可能性がある.

[1] 安仁屋勝：日本物理学会誌 66 (2011) 414.
[2] R.M. Martin: Phys. Rev. B 1 (1970) 4005.
[3] M. Aniya, K. Wakamura: Physica B 219-220 (1996) 463.

B-9

イオン導電体におけるイオン伝導度の振動モード依存性
熊大院自然科学 A , 熊大院先端科学 B

田中良哉A , 安仁屋勝 B

イオン導電体の中には、イオン伝導度がアレニウス的な挙動から外れた振る舞いを示すものが多く見受けられる。その中で、CaF2 のようなフッ化物系では、イオン伝導度がアレニウス的な挙動から逸脱を起こす温度域と、熱的性質に異常が見られる温度域が同程度であることが報告されている [1]。このことはイオン伝導度と格子振動が密接に関連し合っていることを示唆しているが、その詳細はまだ解明されていない。そこで本研究では、イオン伝導の非アレニウス的挙動に対するモデル [2] をヒントに、原子振動のモードとイオン伝導度の関係を考察する。モデルから、イオン伝導の活性化エネルギーは、ある特定の振動モードとそれに対する揺らぎを用いて書き表され、温度の上昇と共にイオン伝導に寄与する振動モードが増加するという結果が得られた。
［1］B.M. Voronin, S.V. Volkov: J. Phys. Chem. Solids 62 (2001) 1349.
［2］Y. Okada, M. Ikeda, M. Aniya: Solid State Ionics 281 (2015) 43.

15

B-10

イオン導電性高分子に対するモデル II
熊大院自然科学 A , 熊大院先端科学 B

西牟田拓朗A , 安仁屋勝 B

近年、イオン導電性高分子が電池材料として盛んに研究されている [1]。しかし、その基礎物性はまだよく理解されていない。
本研究では、イオン導電体に対して以前に提案されたモデル [2] を参考に、固体イオン導電性高分子に対するモデルとして、負に帯電した高分子鎖とカチオン流体から構成された系を考える。この系は、連続体に対する運動方程式とマクスウェルの方程式で記述される。方程式を解くことで、イオン伝導度の解析的な表現が得られる [3]。発表では、得られた表現に基づいて、赤外領域での交流イオン伝導度の振る舞いについて議論する。特に、高分子鎖の質量がイオン伝導に与える影響や、温度依存性を反映する緩和時間とイオン伝導度との関係について述べる。

[1] A. Arya, A.L. Sharma: Ionics 23 (2017) 497.
[2] M. Aniya, M. Kobayashi: Appl. Phys. A 49 (1989) 641.
[3] T. Nishimuta, M. Aniya: Phys. Rep. Kumamoto Univ. 14 (2017) 61.

B-11

Fe 中 Ga 侵入過程における磁場効果
鹿児島大院・理工 A , 東北大・金研 B

萩尾聡明A , 三井好古 A , 高橋弘紀 B , 小山佳一 A

磁場が化学反応や強磁性相生成に影響することが報告されている。最近では、高いキュリー温度を持つ Fe-C の状態図 [1] や

MnBi の合成過程 [2] に磁場が影響することが報告された。Fe-Ga 系では、Fe が比較的大きな磁気モーメントと高いキュリー温度をもつことから、磁場による Fe-Ga 合金中の原子拡散や化合物相形成への影響が期待できるが、未だ研究が進んでいない。
本研究の目的は、Fe 中への Ga の拡散過程と化合物形成に対する磁場効果を解明することである。試料は、表面を研磨した Feの上に Ga をのせて石英管にアルゴンガス中で封入、ゼロ磁場、10 T 磁場中で熱処理した。熱処理された試料を磁場方向と平行に切断し、EPMA によって切断面の元素量を評価した。その結果、ゼロ磁場と強磁場 10 T 中において Ga が Fe 中に侵入および拡散し、幾つかの Fe-Ga 化合物の組成比に対応する領域の形成過程を観察できた。また、ゼロ磁場中と 10 T 磁場中の結果
から、Fe 中への Ga の拡散が磁場によって抑制されていることを明らかにした。講演では、得られた Fe-Ga の各化合物相とその組織、及びそれに対する磁場抑制効果の詳細について報告する。

[1] H.Fujii, et al., Phys. Rev. B 83 (2011) 054412[2] Y.Mitsui, et al., J. Alloy. Compd., 615(2014) 131-134

16

B-12

強磁性 Mn-Al に対する C 添加と、磁場中熱処理
鹿児島大学院 理工 A , 東北大 金研 B

高永悠大A , 小林領太 A , 三井好古 A , 高橋弘紀 B , 廣井政彦 A , 小山佳一 A

Mn-Al 合金の強磁性相であるτ相は、正方晶 CuAu 型結晶

場中熱処理の結果についても発表する。

2[1] J. H. Park, et al., J. Appl. Phys., 107 (2010) 09A731.

構造で、飽和磁化 144A ･ m /kg、 キュリー温度 655 K、 磁3

気異方性エネルギー 1.5MJ/m という磁気特性を有している[2] L. Pareti, et al., J. Appl. Phys., 59 (1986) 3824 ‒[1][2]。準安定なτ相は、hcp 構造をもつε相を熱処理、急冷す

3828.

ることにより得られる [3]。また、Mn-Al 合金に C を添加す

[3] H. Kono, J. Phys. Soc. Japan., 13 (1958) 1444.

ることで、τ相は安定化するが、キュリー温度は低下する [2]。
本研究では、強磁性τ相を生成する際に重要となる C 添加のε相への効果に着目した。反応焼結法により Mn100−x Alx ,Mn100−x Alx C2 (x=48-55) を作製し、アルゴン雰囲気下で石英管に封入した。その後、1373 K, 24 h で熱処理し、氷水中にクエンチし取り出した。得られた試料に X 線回折測定を行い、相を同定した。熱処理後のそれぞれの相を比較することにより、ε相の安定性に対する C 添加効果を調べた。図 1に Mn52 Al48 , Mn52 Al48 C2 を 1373 K, 24 h で熱処理後の X
線回折測定結果を示す。C=0 の場合、ε相単相ではないが、C=2 では、ε相単相が確認された。このことから、C 添加により、ε相の領域が広くなったと考えられる。講演では、磁B-13

Mn-Al 合金の熱分析による相変態の速度論的評価
鹿児島大院・理工 A , 東北大・金研 B

MnAl 合金の τ -相は強磁性で高いキュリー温度 (TC =麓秀斗A , 小林領太 A , 三井好古 A , 高橋弘紀 B , 小山佳一 A[2] H. Kono, J. Phys. Soc. Japan 13 (1958) 1444.

655 K) を持つ [1]。しかし τ -相は非平衡相であり、不規則[3] R. Kobayashi, et al ., IEEE Magn. Lett. 8 (2017)hcp 構造を有する ε-相からの熱処理によってしか得られない

1400704.

[2]。最近、磁場によって τ -相の合成が促進されることが報告され、τ -相の強磁性により得られるエネルギー利得が相変態の駆動力となることが示唆された [3]。
本研究では、強磁場中示差熱分析 (DTA) 装置を用いて ε-相から τ -相への相変態を速度論的に評価し、相変態への磁場効
果を明らかにする。反応焼結法により作製された Mn55 Al45を用いて、0 T から 15 T までの磁場中 DTA 測定を昇温速度を変えて行った。
図 1 に活性化エネルギーの磁場依存性を示す。0 T から

10 T までの磁場印加によって活性化エネルギーがおよそ
6 kJ/(mol · T) の割合で単調減少している。しかし 10 T 以
上の磁場印加では活性化エネルギーが急激に上昇していることを見出した。

図1 活性化エネルギーの磁場依存性[1] J. H. Park, et al ., J. Appl. Phys. 107 (2010) 09A731.

17

B-14

パラジウム水素系の磁性
九大院工 A

稲垣祐次A , 川崎洋輔 A , 河江達也 A

パラジウムは強磁性に近い常磁性体であるが、水素を吸蔵させた PdHX では水素濃度 x に比例して磁性は減少し、約 x=0.6 で完全に消失することが報告されている [1]。また、広い水素濃度にわたって 50 60K 付近に電気抵抗や比熱に異常が見られる未解
決の問題（50K 異常）がある。更に x=0.7 以上の高水素濃度では低温（〜10K）で超伝導を示すことも明らかになっている [2]。
これら興味深い物性の起源を解明する目的で、我々は最近、水素雰囲気下磁化測定を開始した。我々の室温での測定でも x=0.6に向けての磁性の消失が確認されたが、加えて x=0.1 以下の低水素濃度の領域で磁性がわずかに増大する現象が観測された。
相図におけるα相に対応する領域でのこの現象は、過去に報告例がない。
当日は低温領域も含めた結果の詳細を報告する。また可能であればパラジウムナノ粒子系での結果と合わせて、試料のサイズ依存性についても言及したいと考えている。

[1] R. J. Miller and C. B. Satterthwaite, Phys. Rev. Lett. 34, 144 (1975).
[2] T. Skoskiewicz, Phys. Stat. Sol. 11, K123 (1972).

B-15

マイクロマグシミュレーションによるスピン波伝播の数値解析
九大理 A

今野克洋A , 松本慧大 A , 佐藤琢哉 A

スピン流の一種としてのスピン波は、マグノニクスという新しい分野で盛んに研究されている。スピン波の特性として、試料中に一つのエアギャップがあるときに、スピン波が透過することが観測されている [1]。また、エアギャップを周期的に入れた構造を持つマグノニック結晶中においても、スピン波が透過することが観測されている [2]。その一方で、ギャップとギャップとの間の領域については言及されていない。
そこで我々は２つのエアギャップを持つ試料において磁化をガウシアン状の波束として励起し、それによって生成されたスピン波が２つのギャップを透過する様子を、GPU ベースのマイクロマグネティックシミュレーションソフトである mumax3 を用いて計算した。講演では、その結果を時空間的に FFT し、また波数ごとに試料端での透過率を計算することによりギャップ間の領域で解析したことを報告する。

[1] T. Schneider, et al., EPL 90 27003 (2010)[2] A. V. Chumak, et al., Appl. Phys. Lett. 93, 022508 (2008)

18

B-16

ブリルアン散乱による後方散乱マグノンモードの検出
九大理 A , Technische Universität Kaiserslautern,B

松本 慧大A , Thomas BrächerB , Tobias FischerB ,Burkard HillebrandsB , 佐藤 琢哉 A
スピン波は、物質中の磁気モーメントの歳差運動が、相互作用を介して波のように伝播する現象である。そのスピン波には、双極子相互作用を介して伝わるもの、交換相互作用を介するもの、またその両方によるもの、という三つの異なるモードが存在する。それを検出するために、ブリルアン散乱という、物質に入射したフォトンと物質内のスピン波との非弾性散乱を用いた手法がしばしば用いられる。そこで我々はブリルアン散乱を用いて、熱平衡状態にある試料内部のスピン波を検出した。その結果、双極子相互作用が支配的なモード：静磁表面波 [1] と交換相互作用が支配的なモード：後方散乱マグノン [2] というスピン波が観測された。講演では、得られた結果を解析し、交換硬度 (exchange stiﬀness) の見積もりを行う。

[1] Phys. Rev. 118, 1208 (1960)[2] Phys. Rev. Lett. 111, 107204 (2013)

B-17

磁性体におけるラマン散乱
九大理 A

吉瀬みのりA , 徐維宏 A , 土田孝三 A , 佐藤琢哉 A

物質と光の相互作用を調べることは物性を知る上で大きな手助けとなることはよく知られているが、磁性体においては光と磁性体内のスピンとが磁気光学的相互作用することが興味深いと考えられている。当研究室ではその研究の一つとしてスピン波の制御、観測を行うためのポンプ・プローブ測定を行なってきた。そこで今回はその測定システムにおいて既に研究がなされているサンプルに関する結果との比較対照を行うことを目的としてラマン測定装置を構築した。
今回はいくつかのフェライト試料を用い、室温状態において角度分解偏光ラマン分光を行なった。これによって得られたラマ
ンピークとポンプ・プローブでの測定の結果との整合性について報告する。

19

会場 C
領域 6, 7, 8C-1価数転移を示す EuNiP の圧力下物性
九大院理 A

後藤政男A , 光田暁弘 A , 和田裕文 A

化合物中で Eu は 2 価 (4f7, J=7/2, 体積大) または 3 価れる。1.33GPa では T*はより高温へシフトし、新たに T**(4f6, J=0, 体積小) の 2 つの価数状態をとることができる。

の異常が現れる。この圧力付近でも T=5K の飽和磁化が急激

六方晶 ZrBeSi 型構造をもつ EuNiP は T1 = 95 K，T2= 510に減少しており、T**は価数転移と考えられる。この圧力ではK で価数転移を示す。この化合物における Eu の平均価数は

磁気秩序 (MO) の異常が消失し、非磁性的な基底状態となっυ = 2+n/6 (n:整数) で表せ、T2¡T で n=2(β相)，T1 ¡ T ¡ている。当日の講演ではより詳細なデータを示して EuNiP

T2 で n=3(γ相), T ¡ T1 で n=4( 相) と変化する．さらにの T-P 相図を作成し、類似の振舞を示す EuTP(T=Pt, Pd)

Tc=26 K において磁気秩序を示す [1]．平均価数が 2.67 価との比較を行い、EuNiP の振舞について考察する．

(n=4) で非磁性の 3 価に近いにもかかわらず磁気秩序を示す[1] G. Michels et al., Z. Phys.

こと、2+n/6 という平均価数を示すことから 2 価と 3 価が秩序配列する価数秩序が実現している可能性が高い。価数転移と価数秩序を同時に示す物質は珍しく興味深い。我々は圧力印加によって平均価数を更に 3 価寄りにシフトさせた時にどのような振舞が出現するかに興味を持ち、単結晶を用いて圧力下で電気抵抗および磁化を測定した。図に圧力下の電気抵抗の代表的なデータを示す。圧力印加とともに T1 の異常が急速に高温側へシフトする。0.77GPa で新たに T*の異常が現れる。この圧力付近で T=5K の飽和磁化が急激に減少することから、T*は相より 3 価寄りの相への価数転移と考えら

20

B 98 (1995) 75

C-2

YBCO 超伝導セラミクスにおけるグレイン間相転移の磁場依存性
九工大工 A , 京都工繊大工芸 B , 徳島大理工 C

蕨野龍世A , 永渕康之 A , 出口博之 A , 美藤正樹 A , 萩原亮 B ,小山晋之 C

我々は YBa2 Cu4 O8 セラミクス試料について磁気測定お

磁場域では低温側にシフトするという特異な磁場依存を示

よび電気抵抗率の精密測定を行い，グレイン間の相転移にした．一方 Tc3 は磁場を印加するにつれ低温側にシフトしついて調べている．今回はグラス転移およびグレイン間超ていき，両者が高磁場で一致する様子が，明らかになった．

伝導転移の磁場依存性を広範囲な磁場において測定し，磁場―温度相図を実験的に明らかにしたので報告する．グレイン
内超伝導転移温度 Tc1 =81 K は直流磁化測定のマイスナー
反磁性の出現温度より求めた．グレイン間グラス（カイラルグラス）転移温度 Tc2 は非線形磁化率のピーク温度より決定し，グレイン間超伝導転移温度 Tc3 は直流電気抵抗が消滅する温度より決定した．図に Tc2 および Tc3 の磁場依存性を示す．ゼロ磁場では，Tc2 および Tc3 は，ほぼ同じ温度（61.5 K）で区別しにくい．磁場を印加するにつれて Tc2
は，H ＜ 30 G の低磁場域では上昇するが，H ＞ 30 G の高C-3

磁束ピン止めナノロッドを導入した YBCO 多層薄膜の弱磁場下におけるグラス特性
九工大工 A

原田明A , 山田智也 A , 出口博之 A , 美藤正樹 A , 堀出朋哉 A , 松本要 A

YBCO 薄膜とナノロッドを導入した YBCO 薄膜を交互に積層させた多層薄膜を用いて，低磁場においてピン止め中心[10-5]に侵入した磁束量子のグラス相の磁気特性を調べたので報M/H[emu/mm ]3
2

告する．SrTiO3 基板上に PLD 法により BaHfO3 ナノロッ
ド (7nm 径) を 6wt% 導入した YBCO 薄膜（膜厚 30nm）3層とナノロッドを含まない YBCO 薄膜（膜厚 30nm）4 層を交互に積層した多層薄膜を試料として使用した．直流磁

0.1Oe
0.3Oe
0.6Oe
1.0Oe
1.5Oe
2.0Oe

2
1

化の温度依存を調べたところ，ゼロ磁場冷却 (ZFC) 磁化は，転移点 Tc=87 K 以下でマイスナー効果による負の磁化を0示したのに対して，磁場中冷却 (FC) 磁化は図 1 のように常磁性の磁化を示した．その他のグラス特性を含めて，単層膜や超伝導セラミクスの場合と比較検討して報告する．

21

70

80
90
T [K]
図1 多層薄膜の磁場中冷却における直流磁化率の磁場依存C-4

イリジウム酸化物 Sr2 IrO4 の輸送特性におけるキャリアドープ効果
九州工大院工 A , 九州工大工 B

柴原 怜央A , 日高 太貴 B , 松平 和之 A

層状ペロブスカイト型イリジウム酸化物 Sr2 IrO4 は, Ir4+ の t2g 軌道が強いスピン軌道相互作用によって有効軌道角運動量
Jeﬀ = 1/2, Jeﬀ = 3/2 のバンドに分裂することによる反強磁性絶縁体状態が実現している [1]。最近, Sr2 IrO4 は結晶構造及び電子構造における銅酸化物高温超伝導体との類似性から, キャリアドープによる超伝導相の出現が理論的に予測されている [2-4]。
我々は, Sr2 IrO4 のキャリアドープを行い, 輸送特性 (電気抵抗, 熱電能) に与える効果を明らかにすることを目的に研究を進めている。今回 Sr2+ サイトの La3+ 置換 (電子ドープ) による先行研究の追実験 [5, 6] に加えて, Na+ 置換によるホールドープを行なった結果について報告する。また, Bi3+ 置換及び Ir4+ サイトの Te4+ 置換の結果についても報告する。

[1] B. J. Kim et al ., Phys. Rev. Lett. 101, 076402 (2008).
[2] F. Wang and T. Senthil, Phys. Rev. Lett. 106, 136402 (2011).
[3] Hiroshi Watanabe et al ., Phys. Rev, Lett. 110, 027002 (2013).
[4] Xiang Chen et al ., Phys. Rev. B 92, 075125 (2015).
[5] Y. Klein and I. Terasaki, J. ELECTRON. MATER. 38, 7 (2009).
[6] D. Pröpper et al ., Phys. Rev. B 94, 035158 (2016).

C-5

パイロクロア型イリジウム酸化物 Y2 Ir2 O7 のホールドープ効果
九州工大院工 A , 九州工大工 B

谷口智哉A , 野村拡功 B , 柴原怜央 A , 松平和之 A

パイロクロア型イリジウム酸化物 Y2 Ir2 O7 は室温付近で半導体的な電気伝導性を示し、165K で反強磁性秩序を伴って絶縁体へ相転移を示すことが知られている [1,2]。この反強磁性絶縁相は Ln2 Ir2 O7 における金属絶縁体転移 [3] と同様な低温相が実現していると考えられている。最近、この反強磁性絶縁相が消失する近傍において、新たなタイプの量子臨界現象の出現が理論的に予測されている [4]。その量子臨界現象の探求のための一手法として Y2 Ir2 O7 へのホールドープが挙げられる。
今回、Y2 Ir2 O7 へのホールドープとして、Ca のみをドープした場合よりも短時間での試料作成及び高濃度の置換が可能なCa と Cu による置換 [5] を行った。Cu 置換は 5% に固定し、Ca45% まで置換した試料の合成を行った。電気抵抗測定から、Cu5%、Ca20% 置換では金属的になり反強磁性転移に伴う電気抵抗の増大が消失することが分かった。
講演当日には電気抵抗の詳細及び熱電能、比熱の結果についても報告する。

[1] N. Taira et al., J. Phys.: Condens. Matter, 13, 5527 (2001).
[2] H. Fukazawa and Y. Maeno, J. Phys. Soc. Jpn., 71, 2578 (2002).
[3] K. Matsuhira et al., J. Phys. Soc. Jpn., 80, 094701 (2011).
[4] L. Savary et al., Phys. Rev. X, 4, 041027 (2014).
[5] 山本 祥子: 平成 27 年度 修士論文 (九州工業大学大学院工学府)

22

C-6

価数転移を示すダブルペロブスカイト酸化物 Ba2 Pr(Ru, Ir)O6 の輸送特性
九州工大院工 A

羽根田翔A , 西崎直希 A , 松平和之 A

秩序化ダブルペロブスカイト型酸化物 Ba2 Pr(Ru, Ir)O6 は室温では Ru に対する Ir の割合が 10% から 50% の範囲において Ba2 Pr3+ (Ru, Ir)5+ O6 と Ba2 Pr4+ (Ru, Ir)4+ O6 が共存する中間価数状態にあり, Ir の割合が 30% 以下のときはBa2 Pr3+ (Ru, Ir)5+ O6 が多く存在し, 30% 以上のときは Ba2 Pr4+ (Ru, Ir)4+ O6 が多く存在する [1, 2]。また, 中間価数状態にある Ba2 PrRu0.70 Ir0.30 O6 は室温から温度を下げていくと, 約 200 K で Ba2 Pr3+ (Ru, Ir)5+ O6 から Ba2 Pr4+ (Ru, Ir)4+ O6への価数転移を示し, 磁化率において, 価数転移に伴うヒステリシスが観測されている [1]。この価数転移による異常が輸送特性において観測されることが考えられる。我々は試料合成, 電気抵抗測定および熱電能測定を行ったので, その結果について報告する。
中間価数状態にある Ba2 Pr(Ru, Ir)O6 の電気抵抗は室温で Ba2 PrRuO6 と比べ 1/10 程度, Ba2 PrIrO6 と比べ半分ほど小さくなり, 電気抵抗の温度変化率が大きくなる温度と価数転移が始まる温度がほぼ一致した。熱電能は室温で Ba2 PrRuO6 お
よび Ba2 PrIrO6 が正になるのに対して, Ba2 Pr(Ru, Ir)O6 は負であった。価数転移が生じる温度範囲では熱電能の温度に対する変化率が大きくなっており, その変化率が最大となる点が価数転移が始まる温度と一致することを確認した。また, 価数転移に伴い熱電能が負から正に変化することが判った。

[1] M. Wakeshima, Y. Izumiyama, Y. Doi, Y. Hinatsu, Solid State Commun. 120 (2001), 273.
[2] L. Li, B.J. Kennedy, J. Solid, State Chem. 177 (2004) 3290.

C-7重い電子状態を示す EuNi2 P2 の点接合分光実験
九大院工 A , 九大院理 B

沖村健吾A , 志賀雅亘 A , 光田暁弘 B , 稲垣祐次 A , 和田裕文 B , 河江達也 A

希土類元素を含む化合物では、近藤効果など様々な現象が現れるため長年研究されてきている。特に Eu 系では、価数が 2 価と 3 価を熱的にゆらぐことによって価数状態の混成が起こることが知られている。さらに近年、Eu 化合物において f 電子と伝導電子の Hybridization による gap が重要な役割を担っていることが報告された [1]。今回我々は Eu 化合物における f 電子と伝導電子の混成の影響を明らかにするため、点接合分光法を用いた EuNi2P2 の電子状態測定を行った。図 1 は 5.4 K における EuNi2P2 の微分伝導度 dI ⁄ dVを示す。実験の結果、重い電子系物質の先行研究で報告されているような非対称のピーク構造が現れることが分かった[2]。この非対称なピークは、f 電子と伝導電子の混成に起因する Hybridization gap に起因すると考えられる。また、この Hybridization gap は温度が上がるにつれて閉じていくことが確認できた。当日はより詳細な温度依存性やコンタクト
サイズ依存性の結果を報告する。

[1]V. Guritanu et al., Phys. Rev. Lett. 109, 247207(2012) [2]N. K. Jaggi et al., Phys. Rev. B. 95, 165123

23(2017)

C-8重い電子系物質 CeB6 界面での輸送特性
九大院工 A , 茨城大理 B

志賀雅亘A , 稲垣祐次 A , 伊賀文俊 B , 河江達也 A

超伝導体表面に Fe などの磁性不純物を吸着させると、近い。当日はより詳細なデータを報告し、ZBCP の起源につい

藤効果と超伝導の競合により、その界面で新たな束縛状態がて議論する。[1]K. J. Franke et al., Science 332 (2011) 940.

形成されることが報告されている [1]。この界面現象は、超伝導体や吸着させる磁性不純物の組み合わせを変えることで、新たな状態が出現する可能性があるため、活発に研究されてきた。今回我々は新奇な束縛状態観測を目指し、磁気秩序と四極子秩序がともに出現する CeB6 と超伝導体（Nb）界面において点接合分光実験を行った。

図 1 に CeB6/Nb 界面での微分伝導度測定の結果を示す。この結果から、ゼロバ
イアス付近に鋭いピーク構造（ZBCP）が見て取れる。このZBCP は、通常の超伝導体/金属界面での現象は説明できない。更に ZBCP の強度の温度依存性から、ピークは T=6図1 CeB6/Nb界面での微分伝導度

7K で現れ、近藤温度付近で飽和することもわかった。この
T=6-7K は、Ce-Ce 間での磁気的な相互が始まる温度と近C-9

酸素分圧を制御した Ca2 RuO4+δ の結晶育成と物性測定 I
久留米工業大学 A , 広島大学 先端物質科学研究科 B

瀬崎涼帆A , 伊敷竜太 A , 酒見龍裕 A , 江藤徹二郎 A ,野田常雄 A , 中村文彦 A,B

モット絶縁体 Ca2 RuO4 （CRO）は，室温で 40 V/cm のに過剰酸素導入は可能だが，乱れを導入することにもなる。

電場印加で構造転移を伴い金属化する。一部の酸化物絶縁体
では電場誘起金属化が酸素欠損・過剰の移動で説明されている。また、酸素欠損・過剰 CRO 系で興味ある現象も報告されている。我々は CRO における酸素欠損・過剰の影響を調べるため，酸素量を制御した単結晶を FZ 法で育成した。ここでは，酸素量制御した CRO 単結晶の物性について述べる。

X 線回折実験の結果， 酸素過剰欠損のない CRO の (006)
ピーク 45.6°が高酸素分圧で育成することで低角側にずれた。これは高酸素分圧育成で単結晶に過剰酸素に導入。また，単結晶のロッキングカーブ測定から過剰酸素が増えるにつれ結晶の乱れを示す半値幅が増加している。すなわち，単結晶

24

C-10

酸素分圧を制御した Ca2 RuO4+δ の結晶育成と物性測定 II
久留米工業大学 A , 広島大学 先端物質科学研究科 B

伊敷竜太A , 瀬崎涼帆 A , 酒見龍裕 A , 江藤徹二郎 A ,野田常雄 A , 中村文彦 A,B

モット絶縁体 Ca2 RuO4（CRO）では，わずかな外場で様々な量子現象（モット転移，軌道秩序，強磁性，超伝導，巨大反磁性）が誘起される。最近，酸素欠損で誘起された巨
大な負熱膨張（名大 工 竹中ら）や，多結晶体中にできたナノ単結晶で観測された 96 K の超伝導（北大 工 國貞）が報告された。これらの現象は酸素欠損または過剰が CRO の
物性に大きな影響を与えることを示している。そこで我々は、酸素量を制御した CRO 単結晶を FZ 法で育成し，この系での酸素欠損，過剰の効果を調べた。酸素量制御は，育成時の酸素分圧を 0〜3 気圧まで変化させて行った。また，酸素量の評価は TG・DTA で行った。図からわかるよ
うに酸素分圧 2 気圧で育成した単結晶で，約 455 ℃で酸素の放出を示す変化が見られた。また，酸素過剰単結晶は出来やすいが酸素欠損単結晶は出来にくい事がわかった。

C-11

ディラック点とセミディラック点のランダウ準位
熊本大学教育学部 A , 兵庫県立大物質理学研究科 B

質量ゼロのディラック電子系が 2 次元グラフェンにおいて実現している [1]. フェルミエネルギー近傍では線形のバンド

綾部真知A , 岸木敬太 A , 長谷川泰正 B[3] Y. Hasegawa, R. Konno, H. Nakano, and M. Kohmoto,
PRB 74, 033413 (2006).

がディラック点と呼ばれる点で接し、ディラック点近傍ではバンドは円錐（コーン）形をしている（左図）. 磁場 (B) を与えた場合, ランダウ準位は√B に比例する [2].

[4] P. Dietl, F. Piéchon and G. Montambaux, PRL 100,
236405 (2008).

重 な り 積 分 の 大 き さ に 異 方 性 を 入 れ る と (ta = 2tb ,tb = tc )、2 つのディラック点が一点で重なる. その点はセ
ミディラック点と呼ばれ [3]、セミディラック点近傍では、二方向 (qx と −qx ) は線形であり、二方向 (qy と −qy ) が二次2曲線である (右図). ランダウ準位は B 3 に比例することがわ
かっている [4].
本研究では, 重なり積分の異方性を考慮し、ディラック点付近の有効ハミルトニアンを導出する. その有効ハミルトニ
アンからランダウ準位を計算し, . セミディラック点からディラック点へ変化するときのランダウ準位について調べる.

[1] K. S. Novoselov, et al., Science 306, 666 (2004).
[2] J.W. McClure, PR 104, 666 (1956).

25

C-13

MoN,MoRu 薄膜の超伝導特性とホール抵抗の磁場、温度依存性
熊大自然 A , 産総研 B , 九大理 C , 熊大理 D

溝上裕也A , 藤野洋平 A , 野上達也 A , 牧瀬圭正 B , 篠崎文重 C ,市川聡夫 D

超伝導デバイスの設計や最適構造の評価方法を開発するた部臨界磁場 HC2 (T ) に近い振る舞いを示した。MoN 薄膜でめに 2 次元超伝導相転移における諸特性を定量的に調べては超伝導転移温度以上においても同様に Hall Peak が見らいる。NbN に引き続き、多結晶 MoN や 非晶質 MoRu 薄膜れる Critical Ghost Field が観察された。ホール伝導度の温において、超伝導−絶縁体転移 (SIT) の臨界面抵抗、臨界度依存性は超伝導ゆらぎ理論で説明出来ることがわかった。

温度 Tc 、対破壊パラメータ、非弾性散乱時間などを求めている。MoN は MgO 基板上に DC 反応性スパッタリング法で成膜した。MoRu は in-situ 法でガラス基板上に、ex-situ
法でサファイア基板にそれぞれ成膜した。in-situ 法では電子ビーム蒸着法、ex-situ 法では RF 反応性スパッタリング法を用いた。MoN,MoRu 薄膜の両方で膜厚誘起 SIT と磁場
誘起 SIT を観測した。MoN と MoRu の Tc とノーマル面抵N
抗 Rsqの関係は Finkel’stein の式で説明できた。MoRu 薄膜では成膜方法によりパラメータが異なった。MoRu 薄膜では Tc 以下で、図に示すように、Hall 抵抗 Rxy の磁場依存性にピークが観察された。Tc 以下でピーク磁場 Hp (T ) は上C-14

異方性を有する Cu-Ni-Sn 合金のスピノーダル分解
長崎大学工学部 A , 長崎大学工学研究科 B

愛智滉大A , 近藤慎一郎 B , 森村隆夫 B , 中島弘道 B

Cu-Ni-Sn 合金は実用材料として耐熱性、加工性に優れたリードフレーム材料や、ばね材料として適用できる合金であるが、ス
ピノーダル分解を生じることが知られている。しかしながら当合金に関してスピノ−ダル分解異方性が存在する事はあまり報告されていない。そこで XSAS(小角散乱) を用いて異方性について検討する。高純度無酸素銅,99.99% の高純度 Ni そして

99.99% の高純度 Sn を,Cu-15wt%Ni-8wt%Sn になるように秤量後,Ar ガス雰囲気下で溶融を行い、インゴットを作製した。
更に溶体化処理後、350 ℃で 30min、60min、120min、300min、1200min で時効処理を施した。これらの試料について XSAS
測定を行った。350 ℃で 300min 時効処理した試料の XSAS プロファイルでは、スピノ−ダル分解特有の小さなピ−クは観察されなかった。なおこの試料は XRD 測定ではサイドバンドが観察されている。その理由としては、XSAS 測定における試料の研磨が考えられる。今回の実験では厚さをおおよそ 20 μ m 程度にするため、試料に研磨を行った。そのために、スピノ−ダル分解の異方性の問題からピ−クが消失したものと思われる。そこで z 方向に濃度揺らぎが存在する場合について散乱強度シミュ
レ−ションを行ったところ、濃度揺らぎ方向に対して X 線入射方向が直角に近づくにつれ散乱強度が激減することがわかった。

26

C-15

水素により生じる超伝導ナノ接合の微分伝導度の異常
九大工 A , 九大院工 B

宮川一慶A , 高田弘樹 B , 梶原裕太 B , 稲垣祐次 B , 河江達也 B

これまで我々は低温での金属への水素吸蔵現象に注目し[1]K. Ienaga, et al, Appl. Phys. Lett. 106, 021605 (2015)て、液体水素中に晒した金属ナノコンタクトにおいて非弾性

2500

電子分光実験を行ってきた [1]。一連の実験では、水素吸蔵による格子振動の変化を dI/dV を通して検出してきた。超in Vacuum
in H2

2000

Pb
T~5.0K

伝導を用いることで金属内水素の物性変化をより高感度に

dI/dV [G0]

追跡できるのではないかと考え、今回超伝導ナノコンタクトを用いて実験を行った。図は、T 〜 5.0 K の鉛超伝導ナノ接合における真空中での dI/dV 信号と水素中での dI/dV 信

1500
1000

号を比較したものである。バイアス電圧 ｜ V ｜ ＜ 1.3 mVで、水素中での dI/dV 信号に、真空中では 見られなかった

500

多重のピークが見られ、ほとんど水素吸蔵しない鉛においても、電気伝導特性に変化が生じることが分かった。また

0

温度上昇に伴って、V 〜 2.2mV のピークは低バイアス側

-2

-1

0

1

2

3

V [mV]にシフトしており超伝導ギャップに起因しているが、V ＜1.3 mV のピーク位置は温度に依存しない。本講演では、こ図のような dI/dV 信号の振る舞いについて、詳細に報告する。

C-16

-3

鉛超伝導ナノ接合における真空中（赤線）
および水素中（青線）での dI/dV 信号。

Impurity Eﬀect of Hydrogen and Deuterium on Superconducting Niobium and Vanadium
九大院工 A , 九大院総理工 B

司文A , モハメドサイフルイスラム A , 志賀雅亘 A , 高田弘樹 A , 稲垣祐次 A ,橋爪健一 B , 河江達也 A

To study the impurity eﬀect of hydrogen (H) and deu-

OGS is not observed in the pure samples and the tem-terium (D) on superconducting Josephson junctions, weperature dependence is well fitted by the BCS theory.

study vanadium (V) and niobium (Nb) doped with a few

The origin of OGS will be discussed in the presentation.

percent of H and D impurities. The nano-junctions are prepared by stretching the wires with the impurities, which
are loaded by a gas absorption method, with a mechanical controllable breaking junction technique. The figure
shows the temperature dependence of the diﬀerential conductance dI/dV, which is measured by a lock-in technique,in VD0.1. The peak-shape anomalies are seen at aroundV = 0.8 and 1.6 mV at T=1.6 K, which are caused by
the superconducting energy gap. On the other hand, dipshape anomalies called over-the-gap structure (OGS) appear outside the superconducting energy gap. Note that

27

C-17

超伝導細線における異常磁気抵抗-III
九州大学 A , 産総研 B , 福井大学 C

篠崎文重A , 牧瀬圭正 B , 浅野貴行 C

超伝導細線は線幅 w が超伝導コヒーレント長程度になる、Ic で sharp な電圧発生を示すのに対して、si を有する場合と、thermal activated phase slip(TAPS)、quantum phaseは図から分かるように多段 jump 構造を示す。さらに低電流slip(QPS) によって超伝導オーダーパラメターの長距離秩

域での「負電圧」や低磁場域での「非対称な負の磁気抵抗」が序は失われる。TAPS によって量子化磁束がバリアーを横観測された。これらの現象と「is 数」との関係等議論する。

切ると「抵抗=ゼロ」の超伝導の特性を失われる。QPS も

0.02

incoherent であれば同様に散逸的で、T=0K でも有限な抵

w=20 nm L=500nm 1sq 2K抗が残る。一方、coherent QPS(CQPS) はジョセフソン効

V(V)

V(V)

0.01

の立場から調べている。今回、w=20nm で細線長=1000nm
1
I (A)の途中に 100nm2 の superconductingisland（si）を持つ細線の磁気抵抗 R(H) 測定に加え電流 I − 電圧 V 特性を調00べた。図は T co = 8.0K, si = 1 の例である。電圧が生じ

0T
1T
2T
3T
4T
5T
6T
7T
8T
9T

る臨界電流 Ic は磁場増加に伴い減少する。is = 0 の場合
2

28

0T
1T
2T
3T
4T
5T
6T
7T
8T
9T

w=20 nm L=500nm 1sq 2K

研究されている。我々は超伝導細線の R(T,H) 特性を QPS

0.02

0
0

く超伝導細線を横切る。電流標準として期待され、盛んに

0.01

果と量子力学的双対関係にあり、磁束はエネルギー散逸な1
I (A)

2

会場 D
領域 11

D-1

水滴落下系カオスの数値的・実験的研究
鹿児島大学大学院理工学研究科 A宇都玄紀A , 峯重衡 A , 秦浩起 A , 秦重史 A

水道の蛇口などで管中の流入速度を一定に保つと、ぽたぽ

参考文献[1] R. Shaw, “The Dripping Faucet as a Model Chaotic

たと水滴が落下する現象が起きる。この現象は流入速度に応じて、周期運動やカオスを示すことが知られている [1]。このSystem”, Aerial Press, (1984)[2] 清野健, 勝山智男, 日本物理學會誌 55,247(2000) および現象の特性を理解するために、以前より “mass-spring” というモデルが用いられている [1][2]。しかし、このモデルは自由

その参考文献[3] 越塚誠一 他, 粒子法入門, 丸善出版 (2014)

度が少ないので、流速が速い時に生じる高次元カオスを再現できない。

水滴落下の高速撮影
t=0.00

そこで私たちは、場の量である圧力・流速などで記述され

t=5.23t=6.50t=7.38t=8.16

る流体力学運動方程式を、粒子法 [3] を用いて数値的に解析する (本研究では 1000 変数以上)。粒子法を用いることで、実3mm

験では測定することが難しいパラメータの寄与を調べること
粒子法によるシミュレーション

や、十分に研究されていない高次元カオスの特性を解明でき

t=0.00

ることが期待される。本講演では、実験を紹介するとともに、
これまでに得られた数値実験の結果を紹介する。

29

t=0.35t=0.37t=0.40t=0.41

D-3

カオス符号化と Belief-Propagation 法を用いた大規模 MIMO の研究
都城工業高等専門学校電気情報工学科 A , 鹿児島大学大学院理工学研究科 B

迫田和之A,B , 秦浩起 B , 秦重史B
近年の無線通信分野では，送受信アンテナを複数用いて通信を行う MIMO（Multiple Input Multiple Output）が使われており，この通信方式の情報秘匿性や通信容量を向上させる研究が行われている．
情報秘匿性を向上させる手法の一つに，カオス写像に基づき通信信号を生成することで通信の秘匿性を向上させるカオス符号化がある [1]．この手法は従来のセキュリティ技術と併用することができるため，セキュリティのさらなる強化が見込める．また，通信容量を向上させる簡易な方法として送受信アンテナ数の増加が挙げられる．従来数本程度であった送受信アンテナ数を
数十〜数百本程度まで増加させた MIMO を大規模 MIMO と呼び，通信容量の大幅な向上が期待される．しかし，MIMO での一般的な復号計算量はアンテナ数に対し指数関数的に増大するため，大規模 MIMO では計算量爆発を起こす可能性がある．本
研究では情報秘匿性と通信容量の向上を目的とし，大規模 MIMO に情報の秘匿性を付加させるためにカオス符号化を導入し，この枠組みにおける復号問題を扱う．現実的な計算量での復号を可能とする BP（Belief-Propagation）法を用いて復号化を行い [2]，その特性を評価する．

[1] E. Okamoto， A chaos MIMO transmisission scheme for secure communications on physical layer， Proc．IEEE
Vehicular Technology Conf．2011，Spring（VTC)，3G-1，p5，May 2011．
[2] 福田航，安孫子卓史，西村寿彦，大鐘武雄，小川恭孝，大渡祐介，岸山祥久， 大規模 MIMO 信号検出に関する検討 〜
概念と誤り率特性〜， 信学技報，vol．112，no．239，RCS2012-126，pp．7-12，Oct．2012．

D-4

Majumdar-Ghosh model 近傍でのサイズ依存性
九州大学理学府物理 A

佐々木雅人A , 野村清英 A

本研究では、スピン S = 21 の系のハミルトニアン

参考文献
H=

2N
∑
j=1

Sj · Sj+1 + α

2N∑

Sj · Sj+2 ,Si+2N ≡ Si (1)[1] C. K. Majumdar and D. K. Ghosh, J. Math. Phys. 10,
pp.1388 (1969).

j=1[2] Chen Zeng and J.B.Parkinson, Phys. Rev. B, 51を扱う。この模型で α = 12 のとき、Majumdar-Gosh 模型とpp.11609 (1995)

呼ばれている。Majumdar-Gosh 模型の基底状態は厳密に解けて dimer 状態となる。そのため、この模型の基底状態は有限系で二重に縮退していることが知られている。[1]厳密解のない α ̸= 12 での挙動を調べるために、数値計算を行った。さらに、エネルギーギャップ ∆E の関数形を∆E ∼ C(α) exp(−L)ξe (α)(2)と仮定して、エネルギーギャップのサイズ依存性について調べた。その結果、エネルギーギャップの関するの特徴的な値

C(α)、ξe (α) を求める事ができた。

30

D-5

フラクタルポテンシャル下におけるシュレーディンガー方程式の散乱問題と反射率のマ
ルチフラクタル性
九大総理工 A

小川名太一A , 坂口英継 A

Cantor 集合などに代表される全体とその一部分が相似になっているフラクタル構造を持つ系は、一般の系とは異なる特異な性質を持つことが理論的に予測されてきた。量子系では微細加工技術の向上によって、超格子と呼ばれる人工的な量子井戸構造の作成が容易となり実験系での再現も行われている。理論では 3 進 Cantor-like ポテンシャル障壁による波動関数の反射率・透過率の研究がおこなわれてきた。
本研究では 3 進 Cantor-like ポテンシャルを一般化し、それに入射した波動関数の反射率及び透過率を計算した。一般化された Cantor-like ポテンシャルはスケール因子 a と分割数 N で特徴づけられており、フラクタル次元は ln(N )/ ln(a) である。ポテンシャル全体の幅を L、高さを U0 とすると、ポテンシャルの世代 n における波動関数の透過率は第 2 種 Chebyshev 多項式

uN −1 (t) を用いて厳密にT = 1 + sinh2 (ν) sin2 (qL/αn )

n−1
∏

−1
u2N −1 (tj (k))

(1)

j=0

と表せることが分かった。ここで k =√ε, q =√

ε − U0 , ν = ln (k/q) である。又、tj は世代 j におけるポテンシャルの情報を含む関数である。これに然るべき近似を行うことで透過率は波数 k による減衰、世代 n における一般化 Cantor-like ポテンシャ
ルの幅による減衰、ポテンシャルに存在する空隙による共鳴トンネル効果を表す 3 つの要素が存在することが分かった。
第 2 種 Chebyshev 多項式の有限乗積は十分大きい k で G(k) =

∏n

2
2
j
2
j
j=1 sin (N γk/α )/N sin (γk/α ) と近似でき、反射率

や透過率の複雑さの要因となっている。ここで γ = (a − N )/(N − 1) である。この関数 G(k) は対数スケールでの周期性を持
ち、スケール不変なピークを持つ、Multifractal 性を示すなど興味深い特徴を持つことが分かり、反射率に Multifractal 性が存在することも分かった。

D-6

excitable 素子の大域結合系におけるクラスタリング振動
佐大医 A

富永広貴A

脳はニューロンもしくはニューロン集団の大域結合系と考Nagumo モ デ ル の 大 域 結 合 系 に お い て ，ク ラ ス タ リ

えられる。Gray,Singer らのネコの視覚野での細胞の振動的ング振動の発生条件などを調べたので御報告する。
Pattern E: # K=-3.000 cluster=5;[21:14:18:21:26]

発火現象発見以来 [Gray 1989]，外部入力が閾値を越えると発4火しその後静止状態に至る興奮性素子の大域結合系は，現実

mean

Cl.1

の細胞に近いモデル系をはじめとして様々な研究が行われて2

きた [Golomb 1994, Wang 1992,1993]。その結果，単独では
x

静止してしまうような素子であるにも関わらず結合系としての振る舞いは，いくつかのクラスタに分かれて振動を持続する事ができるという興味深い報告がなされている。いくつの

0−2

クラスタに分かれるかは，システムのパラメータだけでは決
まらず，各素子の初期条件にも影響を受けるということも報−4

告されている。

0

10

20
t

我 々 は ，２ 変 数 の 微 分 方 程 式 系 で あ る FitzHugh-

31

30

D-7

複屈折イメージング法を用いた SrTiO3 の応力誘起強誘電転移の観測
鹿児島大院理工 A , 鈴鹿高専 B

上津原

高輝A , 三浦

陽子 B , 真中

浩貴 A

近年, 強磁性と強誘電性を併せ持つマルチフェロイクス物質の研究の発展によって, 様々な複合現象が報告されている。一方,
強弾性体も応力-ひずみ曲線がヒステリシスループを示すことは良く知られており, 強弾性と強誘電性を併せ持つ物質も古くから発見され, 研究されてきた。もし一軸性応力によって強誘電ドメインを単一化できれば, 応力アシストによる抗電場の低下も期待できる。しかし強誘電強弾性体の研究は, 強磁性強誘電体と比べ注目度は低い。その理由の一つとして, 一般に弾性体に一軸
性応力を印加した時, 試料中の応力分布が不可避であるため, 再現性のある精密測定が難しいことが挙げられる。
我々のグループではこれまで複屈折イメージング装置を用いて, 複屈折量の温度変化を 2 次元情報として取得可能な装置開発を行ってきた [1]。そこで本研究では, 応力に比例して複屈折量が増大する光弾性効果を利用した複屈折イメージング測定を行うことによって, 応力の空間分布を評価しながら, 低温で誘電性に関する相転移現象の観測を試みた。
量子常誘電体 SrTiO3 では 100 MPa 以上の一軸応力を印加すると, 30 K 以下で強誘電転移を起こすことが知られている [2]。
そこで我々は最大 300 MPa の一軸応力を [001] 方向に印加しながら複屈折イメージング測定を行った。その結果, 105〜110 K
付近で立方晶から正方晶への構造相転移にともなう複屈折の折れ曲がりと, 30 K 以下で強誘電転移にともなう複屈折の立ち上がりが現れた。
当日は応力印加フォルダの機構を紹介しながら, 応力実験における複屈折イメージング技術の有用性について, SrTiO3 の実験結果を用いながら議論する。

[1] H. Manaka, G. Yagi, and Y. Miura, Rev. Sci. Instrum. 87, 073704 (2016).
[2] Y. Fujii, H. Uwe, T. Sakudo, J. Phys. Soc. Jpn. 56, 1940 (1987).

D-8

粉粒体の分離現象における時空間ダイナミクス
九大院理 A

大石隼道A , 稲垣紫緒 A

異なる 2 種類の粒子を、水平に置かれた円筒容器に混合した状態で入れる。そして容器を回転させると、粒子が分離し0

バンドを形成するというサイズ分離現象について研究を行っ

空間

30

25

0

た。充填率や回転速度といったパラメーターを変化させるこ

時間 [h](単調緩和)[1] や何度もバンドが出現する現象 (湧き出し)[2]number of bandsとで、バンドの本数が時間の経過とともに減少していく現象
といった様々な振る舞いが見られることが知られているが、この現象のメカニズムについてはまだまだ未解明な点が多く存在する。
発表では単調緩和に対して画像解析を行うことで、バンド

20
15
10
5

2

の本数の減少速度やバンドの幅について得られた結果を報告

𝜙 = 53.3 %𝜔 = 10.4 rpm

したい。

図1: ケイ砂とガーネットサンドにおける時空間プロット[1] V. Frette and J. Stavans, Phys. Rev. E 56, 6981 (1997)[2] S. Inagaki and K. Yoshikawa, Phys. Rev. Lett. 105,118001 (2010)

32

100

101

102

103

time [min]図2: 時間に対するバンドの
本数の変化

D-9

ホログラフィック顕微鏡を用いたコロイド分散系の 3 次元ダイナミクス
九大院理 A

池田豊和A , 木村康之 A , 岩下靖孝 A

コロイド粒子系のダイナミクスに関する情報を得るためにド粒子の 3 次元追跡を行った。例として図 (a) に実際に再構は、粒子位置の 3 次元追跡を行うことは有用である。しか築された 3 次元光場を示す。この光場の強度重心を粒子の重し、従来の 3 次元観察法である共焦点顕微鏡や複数方向か心位置と見なした。さらに本手法を用いて電気泳動する粒子

らの撮影などの方法は、時間分解能や光学系の複雑さなどのの 3 次元追跡を行い、セル内での粒子速度分布評価を行った。
(b)

(a)

問題点がある。そこで本研究では、ホログラフィック顕微鏡を用いた粒子の 3 次元追跡を行った。この方法は粒子にコリ

𝑧

High

𝑬

メートしたレーザー光を照射して得られる散乱光と直接光の𝒈

干渉像 (ホログラム) を測定し、それをもとに粒子の 3 次元位置を推定するものである。実現の簡便性を考慮して、本研究

Low

ではレーザーの代わりに LED を光源として用い、Rayleighから 3 次元光場を再構築し、ミクロンサイズの液滴やコロイ

回転ドラムによる粉粒体の自発的サイズ分離現象
九大理 A , 九大院理 B

近堂くるみA , 大石隼道 B , 稲垣紫緒 B

粉粒体とは、熱ゆらぎの影響を受けない程度に十分大きな粒子の集合である。そのため外部から力学的駆動を受けた際、mediatedture,

拡散による混合よりも、同じ粒子同士が集まって分離しやす
い傾向があることが知られている。サイズ分離現象のひとつとして、2 種類の粒子を円筒容器に入れ、容器を水平に置いた状態で回転させると粒子が分離し、バンドが形成される現象がある。円筒容器のおよそ半分を粉体で満たした場合、時間の経過とともにバンドは結合を繰り返し、バンドの本数が減少する [1]。 今回我々は様々なサイズのガラスビーズとアル
ミナビーズを用いて系統的に実験を行い、バンドが形成される条件を調べた。発表ではバンドが形成される条件とこれらの時間発展について報告したい。

[1]

Vidar

𝑥

0

(a) LED光源の直接光と1.9μmのポリスチレン球による散乱光のホログラムからRS法を用いて再構築された3次元光場。(b) 1.9μmのポリスチレン球を分散させたセルに矩形電場をかけたときの粒子の軌跡。粒子は電気泳動、ブラウン運動をしながら沈降していることがわかる。

Sommerfeld back-propagation (RS 法) によってホログラム

D-10

𝑦

FretteandJoel

Stavans,

Avalanche-

33

transport

Phys.

in

Rev.

a

rotatedE

56,

granular

mix-

6981

(1997)

D-11

Ashkin-Teller model の多重臨界点とユニバーサリティ
九州大学理学府物理学専攻 A

守屋俊志A , 野村清英 A• 向大樹 . Ashkin-Teller 多重臨界点のひねり境界条件

本研究は Ashkin-Teller モデルと等価であることが知られている S =

1
2

法による解析 s=1/2 ボンド交代 xxz スピン鎖 . 修士

ボンド交代 XXZ スピン鎖の多重臨界点を扱う。S = 21 ボンド交代 XXZ スピン鎖のハミルトニアンは以

論文 (2017)• A.Kitazawa and K.Nomura.

下で与えられる。

Ĥ =]][ x x∑ [yjz+ ∆Ŝjz Ŝj+1
Ŝj Ŝj+1 + Ŝjy Ŝj+1
j 1 + (−1) δ

Neel-Dimer 転移の多重臨界点は (δ, ∆) = (0, 1) だろうと考0.45

えられているが、数値計算で追い詰めた研究はまだない。本0.4

研究では y 軸ひねり境界条件と z 軸ひねり境界条件をを用い

0.35

zTBC-yTBC

0.3て転移点を数値的に求めた。また、このモデルは ∆ が大きい

Dimer

0.25

δ

領域では 2D Ising のユニバーサリティに属すると考えられて

J.Phys.Soc.Jpn.

Vol.66, pp.3379-3956(1997).

0.2

おり、それを数値的に確認した。

• M.den-Nijs,

M.Kohmoto

0.15

and

0.05

Phys.Rev.B, Vol.24, pp.5229-5241(1981)• H.Nishimori,

K.Okamoto

and

Neel

0.1

L.Kadanoﬀ.

0

M.Yokozawa.

1

1.5

2

2.5

Δ

J.Phys.Soc.Jpn, Vol. 56, pp.4126-4133(1987).

D-12

液晶電気対流の欠陥乱流における異常拡散
九大工 A

3

山中一真A , 岡部弘高 A , 河野真也 A , 原一広 A , 日高芳樹 A

乱流は、時間空間的に不規則な流れであり、拡散に影響を与える。局所的に秩序構造が残る弱い乱流による拡散については、秩序と無秩序の共存による困難さがあるため、これまであまり研究されてこなかった。そこで本研究では、弱い乱流の恰好の研究対象である液晶電気対流に現れる「欠陥乱流」による乱流拡散について調ベる。乱流拡散の研究
方法は、液晶サンプルセル内に混入した微粒子の観測面内の運動の測定によって行なう。欠陥乱流では対流ストライ
プパターンの長波長の揺らぎが生じる（図）。これまで、この揺らぎに伴って対流ロール間のホッピング拡散が起こる
ことが明らかとなっている。今回は、この拡散をさらに詳しく調べるために、拡散係数の粗視化時間依存性を用いる。

34

3.5

4

4.5

5

D-13

プランク関係式中のエネルギーと振動数について
日本文理大学 A , 日本文理大学

機械電気工学科 B

竹本義夫A , 島元世秀 B(1) プランク関係式∆E[kgm2 /s2 ] = h[kgm2 /s] ν[/s] , h = 6.62607 × 10−34[kgm2 /s] (を変形すると)s= hs[kgm2 /s2 ] ν[−], hs = ∆E
ν s [kgm2 /s2 ], ν s は 1 秒間の振動数の数 (個) であり、

hs は 1 振動 (周期 T[s] = ν1 ) に要するエネルギー hs = 6.62607 × 10−34[kgm2 /s2 ] である (一定)。
(2) エネルギー hs = 6.62607 × 10−34[kgm2 /s2 ] をもつ単振動 (振動数 ν)
√
√
√
2hs
1
k
2
ω(= 2πν) = me より k = me ω = me (2πν)2 、復元力 f = kx、最大変位 a = 2hk s = 2πνme√2hs
このとき、最大速度は v0 = 2πaν =m = 0.0381416[m/s] (振動数 ν に依らない)。
また、エネルギーは hs = 21 me v02 = 12 me (2πaν)2[kgm2 /s2 ] である。

(3) 放物軌道から円軌道 (半径 rn 、r1 はボーア半径) へのシフト・・電子の 1 加速に一つの波 (光) が対応
R0
2∆En[kgm2 /s2 ] (= hs[kgm2 /s2 ] νns ) = me c2 − √ me cvn 2 e− rn .=· 12 me vn2 より、νns は波の大きさを表わし、
1−( c )

s
1 振動 (周期 T[s] = ν1n ) に要する光のエネルギーは hs = 6.62607 × 10−34[kgm2 /s2 ] (一定) の νn 倍である。
a1 2 s
また、∆En = hs νns = 12 me (2πa1 ν1 )2 νns = 21 me (2π(2r1 )ν1 )2 · ( 2r
) νn = 2πme r1 v1 νn が成り立つ。
1h*詳しくはhttp://www.nbu.ac.jp/∼shimamoto/genko.html

D-14

1 次元量子スピン系における磁化率の異常
九州大学理学府物理学専攻 A

相場信孝A , 野村清英 A

量子スピン系における磁化率ではエネルギーギャップの有無が重要な要素となっている。その先行研究として、2 次元
量子スピン系ではエネルギーギャップの有無に関わらず、磁ついて数値的に調べた。その結果、1 次元での磁化 0 近傍での振る舞いは異常が確認された。
[1] T.Sakai and H.Nakano,at STATPHYS(2016)[2]M.Takahashi and T.Sakai,J.Phys.Soc.Jpn.60,pp.760-763(1991)

化 0 における磁化率に異常が報告されている [1]。しかし、その異常の研究が不十分のため、調べる価値がある。本発表では 1 次元系の磁化率を数値的に調べた。ハミルトニアンは以下で与えられる。

Ĥ = J∑ ˆ∑ ˆz
j Sj · Ŝj+1 − H
j Sj

1 次元かつエネルギーギャップがない場合について、追い詰めた研究は未だない。(エネルギーギャップがある場合は先行研究が存在する [2])。また、図における磁化率は磁化 0 で尖ったように見えるため、磁化率とエネルギー、非線形磁化率の関係性から、エネルギーの 3,4 階微分と非線形磁化率に

35

D-15

バクテリアに駆動されるコロイド分散系 –外部ポテンシャルの影響–
九大 理 A佐藤俊之A , 坂上貴洋 A , 中西秀 A

バクテリア (E.coli) に駆動されるコロイド分散系の 2 次元の MD シミュレーションを行った．

を目的として，バクテリアに駆動される 2 次元コロイド分散系の MD シミュレーションを行った．

バクテリアに駆動される準 2 次元コロイド分散系にレー

コロイドは半径 R の粒子，バクテリアは半径 R/8 の 2 つザーによるガウシアンビームを照射する実験で，ビームの空の粒子で表し (図 1)，粒子間相互作用は近距離斥力を与えた．

間的なノイズによってコロイドの凝集から分散へ変化するとバクテリアの運動は run-and-tumble でモデル化し，温度走いう実験結果が報告されている [1]．ビームを照射すると系に性を取り入れた．外場として温度場とポテンシャルをガウシ

温度勾配が生じ，温度走性によってバクテリアがビーム中心

アンで与えた (図 2)．ポテンシャルの空間的なノイズの強さに集まる．またビームによるポテンシャルによってコロイドを変化させ，コロイドのダイナミクスを観察した．その結果がビーム中心に凝集する．しかしポテンシャルに空間的なノについて報告する．
[1] Erçağ Pinçe et al.

イズを加えるとコロイドの凝集は起きず，分散するという結Nat.

Commun.

7:10907 (2016).

果が得られている．これはノイズによるコロイドのトラップとビーム中心に凝集するバクテリアの効果によるものだと考えられている．
我々はビーム強度の空間ノイズによってコロイドの凝集から分散へ変化する現象に注目した．この現象とノイズとバクテリアによるコロイドの運動の変化との関係を理解すること

図1: シミュレーションのスナップショット．

図2: 空間的なノイズのあるガウシアンポテンシャル

オレンジの粒子がコロイド，水色の粒子がバクテリア

D-16

円形井戸中の棒状自己駆動粒子の MD シミュレーション
九大理 A

金子甲二郎A , 坂上貴洋 A , 中西秀 A

円形井戸中では B.subtilis や E.coli が集団で渦を形成する
ことが実験で確認されている [1][2]. 本研究では円形井戸中の[2] K. Beppu, Z. Izri, J. Gohya, K. Eto, M. Ichikawa, and Y. T. Maeda.
Soft Matter, 13:5038-5043, 2017.
340

棒状自己駆動粒子の集団運動を MD シミュレーションを用い

30

2.5

て調べた. MD で渦運動を再現し, 渦の形成に重要な要素を明

20
10

2

らかにすることを目的としている.

0

1.5

-10

シミュレーションのモデルでは棒状自己駆動粒子を複数の

1

-20
-30

球が連なったもので表し (図 1), 粒子間相互作用としては排除

0.5

-40

体積相互作用のみを考え, 流体力学的相互作用は考慮してい-40 -30 -20 -10 0

ない. 系を特徴づけるパラメータとして棒状自己駆動粒子の1

アスペクト比 a, 面積分率 ϕ, 円形井戸の半径 R などがある．

0.8

10 20 30 40

0

図2

図1

vortex order parameter

図 1:棒状自己駆動粒子のモデル

棒状自己駆動粒子の重心の運動から流速場を計算し，それ を 用 い て 渦 の∑生成を特徴づける渦オーダーパラメータ|v i · ti |2− ) と R の関係を調べた. 特πi ∥v i ∥に a = 5, ϕ = 0.30 の時 R 小では渦が形成し R 大で形成が弱1i（VOP） 1−2/π( ∑

図 2:シミュレーションのスナップショット

0.6
0.4

図 3:半径 R と VOP の関係

0.20

まるという結果を得た (図 3). この結果は実験 [2] の結果と対矢印は図 1 の û の向きを表す
カラーマップは û の角度を π 周期で取っている0

10 20 30 40 50 60 70 80 90
R

応があると考えている．

図3———————————————————————————————————————————————–[1] H. Wioland, F. G. Woodhouse, J. Dunkel, J. O. Kessler, and R. E.
Goldstein. Phys. Rev. Lett., 110:268102, Jun 2013.

36

D-17

複数外国為替レート時系列に対するエントロピーによる分析
福岡県立大学人間社会学部 A , 鹿児島大学名誉教授 B

石崎龍二A , 井上政義 B

外国為替レートは、一般に平均や分散等の長時間平均で特徴づけることが困難な非定常な時系列である。そこで、外国為替レートの時系列の時間的に局所的な変動に着目した分析を進めてきた。具体的には、パターン・エントロピーを使って、時系列の局所的な変動の複雑さを特徴づけてきた［1］。
複数の外国為替レートの時系列からパターン・エントロピーを構成すると、大域的な変動の複雑さを見ることができる [2]。
パターン・エントロピーが高い期間では、複数の為替レートの変動が大域的に不安定になっており、パターン・エントロピーが低い期間では、複数の為替レートの変動が大域的に安定であると考えられる。
今回の講演では、複数外国為替レートの大域的な変動の複雑さや外国為替レート間の相関について、エントロピー、相関係数
等により分析した結果を報告する。
参考文献[1]R. Ishizaki, M. Inoue, Time-series analysis of foreign exchange rates using time-dependent pattern entropy, Physica A,
392, 2013, pp.3344-3350.
[2]R. Ishizaki, M. Inoue, Time-series analysis of multiple foreign exchange rates using time-dependent pattern entropy,
Physica A, 490, 2018, pp.967-974.

D-18

粉粒体のサイズ分離現象についてのセルオートマトン
九大理 A , 九大院理 B

岩崎大喜A , 稲垣紫緒 B

サイズ、密度などが異なる粉粒体は分離しやすい傾向がある
ことが知られている。粉粒体の分離現象でよく研究されている実験系の 1 つとして層分離 stratification がある [1]。鉛直に立てた透明な二枚のアクリル板の間に、2 つの異なるサイズの粒子を流し入れると、パラメータによって様々な分離構造をもつ擬二次元的な砂山を形成することが知られている。大きな粒子と小さな粒子が交互に層を形成する層状状態 (stratifi-

cation) (図 1a,b)、大きな粒子と小さな粒子が上下に分離する
状態 (図 1c)、さらに大きな粒子と小さな粒子が均一に混在している状態 (図 1d) である。この分離現象について、これまでいくつかの数値的な手法で研究が行われてきた。本発表では、そのうちの 1 つであるセル・オートマトンモデルを用いて、粒子のサイズの効果を考慮したモデルを提案しシミュレーショ
ンで示す。[1] H. Makse et al., Nature 386, 379-382 (1997)

37

会場 E
領域 9, 12, 13

E-1

Nb 中水素の移動経路についての NEB 法を用いた第一原理計算
福岡工大情工 A

西堂光樹 A , 中川朋奈 A , 丸山勲A

近年、Pd ナノコンタクトの実験において、セルフトラップ
された水素原子が隣接サイトに量子トンネルする機構が提案されている。水素吸蔵合金における水素原子のセルフトラッ
プについては古くから研究されているが、多くは経験的ポテ
ンシャルを用いている。非経験的にポテンシャルを決定する
ため、今回我々は、第一原理計算ソフト VASP を用いて三次
元ポテンシャルを計算し、さらに準安定位置 (T-site) 間の反応経路を NEB(Nudged Elastic Band) 法を用いて計算した。
図は水素吸蔵合金である Nb の BCC 構造に単一水素原子をセルフトラップさせた場合に、水素移動に伴う全エネル
ギー上昇を三次元的に可視化したものである。青色（低エネルギー）がセルフトラップサイトである。逆に Nb 周辺に水素原子が移動すると高エネルギー（緑色）となる。さらに

Nb 原子を固定し、最安定位置から準安定位置まで水素移動をNEB 法により求めた。
発 表 で は 、計 算 の 詳 細 と 先 行 研 究 に お け る 理
論 結 果 と の 比 較 を 行 い 、水 素 原 子 の 量 子 ト ン
ネルの理論的検証の可能性について議論する。

38

E-2

Nb ナノコンタクト内の励起フォノンによる低温での水素拡散
九大院工 A , 東工大理 B , 金沢大教育 C , 九大院総理工 D

高田弘樹A , 家永紘一郎 B , 稲垣祐次 A , 辻井宏

之 C , 橋爪健一 D , 河江達也 A[1]K. Ienaga, et al, Appl. Phys. Lett. 106, 021605 (2015)

水素は最も軽い元素であり非常に強い量子性を示すため、金属中に吸蔵された水素原子は、トンネル効果の寄与で内部を拡散する。我々はこれまで、液体水素中に金属ナノコンタ
クトを浸し、その電気伝導特性（dI/dV,d2 I/dV 2 ）を追跡することで水素吸蔵・拡散現象の研究を行ってきた [1]。
図１に液体水素中にさらした Nb ナノコンタクトで得られた微分伝導度 (dI/dV ) とその電圧微分 (d2 I/dV 2 ) の電圧依存特性を示す。水素吸蔵の進行に伴い、d2 I/dV 2 信号にスパ

Nb in Liq. H2
T ~ 15K

イク構造が観測されており、またこのスパイクが現れる電圧値はコンタクトサイズ依存性を示すことがわかった。またその依存性からは、電圧印加伴い励起されるフォノン数がこの信号の出現に寄与しているが強く示唆されている。本講演で図1. T ~ 15Kで液体水素中において水素吸蔵させた場合に観測されるNbナノコンタクトのdI/dV信号とd2I/dV 2信号はこれら結果について報告する。

E-3

光捕捉粒子の非ニュートン輸送に見る濃厚コロイド懸濁液のマイクロレオロジー
九州大学理学府物理学専攻複雑物性基礎研究室 A

林原就斗A

コロイド懸濁系の機械的特性は、主にメソ構造が示すスが極めて高いのに対して、thinning の振る舞いは計測粒子毎ローダイナミクス (遅い緩和) により決定されるために、測定に異なり、また、プローブ粒子と懸濁粒子のサイズ比に依存の空間スケールと熱力学的平衡からの乖離の度合い (非平衡

する非ガウス性の高い揺らぎを伴っていた。

度) に強く依存する。この特異な流動現象を解明するためには、基礎的構成要素であるコロイドの機械的応答および非平衡度を測定することが重要である。本研究では、ガラス転移
近傍のコロイド懸濁液中に分散させたプローブ粒子に光捕捉
Volume fraction = 57%
Probe particle = 2.0μm
Bath particle = 1.8 μm and 2.0μmにより牽引力を加えつつ、その揺らぎと輸送特性を測定した。
ストークス関係式から求めた試料の局所粘性は、粒子の輸送
速度とともに転移的に上昇 (thickening) した後、顕著な減少(thinning) を示した（右図）。Thickening の再現性・定量性

39

E-4

光駆動コロイド粒子の集団運動
九大理 A , 九大院理 B

岩本健太A , 斉藤圭太 B , 岩下靖孝 B , 木村康之 B

我々はホログラフィック光ピンセットにより作製したリング光渦を用いて複数のコロイド粒子を水中で同一円周上を周回運動させる系の研究を行ってきた。一方、複屈折を有す
るミクロ粒子に円偏光を照射して物体を自転させる研究は多

2𝜇𝑚

2𝜇𝑚

2𝜇𝑚

いが、光学的に等方な粒子を回転させる研究はあまり行われていない。従来、コロイド粒子分散系の研究は主に球状粒子を用いてなされてきたが、近年、棒状や円盤状などの形状異方性のある粒子を用いた研究が盛んに行われている。

2𝜇𝑚

2𝜇𝑚

2𝜇𝑚

図ａ：楕円粒子が回転する様子（反時計周り：27ms毎）

本研究では、形状に異方性のある粒子を軌道角運動量を持 つ 光 を 用 い て 回 転 さ せ る こ と を 目 的 と し た 。具 体 的 に

20

は 、球 状 ポ リ ス チ レ ン 粒 子 を 熱 変 形 さ せ て 作 成 し た 楕 円

1618Frequency[Hz]粒子を光渦にトラップした場合の運動を観察した。その結果、図のように粒子は光軸に対してその長軸を傾けつつ、光軸を中心に一方向に回転することを見出した。粒子に与える軌道角運動量 l とレーザー強度を変化させた際の回転

14
12

10
8
6
4

l=3
l=4

2

周波数の変化を図 b に示す。運動の詳細は当日発表する。

0
0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

Laser Power[W]図b：レーザー強度と回転周波数の依存性

E-5

水中で自走するキラルな液晶液滴の運動
九大院理 A

菅真梨子A , 木村康之 A

細胞や生物個体、樟脳船、アルコール液滴など自ら推進力

35.9µm

34.8µmを生み出し自律的に運動する物体、およびその集団は「アクティブマター」と総称され、その運動メカニズムの統一的な理解目指した研究が近年進められている。例えば、溶液中を自己駆動する液滴系では、変形と運動の結合により液滴が様々[図1]

な特徴的な運動を示すことが理論的・実験的に明らかとなっコレステリック液晶液滴(左:ピッチ7µm,右:ピッチ20µm)ている。本研究では内部に秩序構造を持つ油滴であるコレス
randomhelical (CLC)
helical (NLC)
straight

テリック液晶液滴 (図 1) を界面活性剤 TTAB 水溶液中に分Velocity (m/s)

散し、その自発的な運動を研究した。
実験では、コレステリック液晶のらせんピッチとサイズの両方を変化させて運動モード変化を調べた。このためにピッチを固定し、一つの液晶液滴を長時間観察する実験を行った。その結果、液晶液滴の溶解にともない、(1) 液滴サイズが時間とともに単調に減少すること、(2) サイズの減少に伴い、ランダ

40

30

20
Helical(CLC)→←Helical(NLC)

10

ム運動、らせん運動、直線運動と運動モードが変化すること、
20(3) 同じサイズでもピッチが異なると運動モードが変化するこ

30

40

50

60

Diameter (m)と、(4) 液滴速度がサイズに依存すること (図 2) がわかった。

[図2]

40

サイズと速度の関係(ピッチ10µm)

E-6

荷電コロイド粒子の動的電気応答測定
九大院理 A , 九大理 B

齊藤圭太A , 壹岐晃平 B , 木村康之 A

近年、細胞をはじめとするミクロなシステムでの、ソフト形が一致していないが、その一因として、印加した電場に誘起

マターの物性や機能が注目されている。特に、メソスコピッ

された電気浸透流の影響と考えられる。詳細は当日報告する。

クスケールでの力学特性を対象としたマイクロレオロジーの800x10研究が盛んに行われている。本研究では、交流電場を印加した際の単一荷電コロイド粒子の運動を観測し、マイクロレオ

3

PMR

AMR

8x10

実験では、ポリスチレン球（1µm）を水に分散させた系を用いて、光ピンセットでトラップした粒子を用いた。外場を

6

400

4

200

2

', '' [a.u] (active)', '' [a.u] (passive)600

ロジー測定を行うことを目指した。

-3

加えない際の粒子の位置揺らぎの観測（Passive マイクロレオ0ロジー）と、電場を印加した際の周期的な変位を観測（Active

0
1

2

10

マイクロレオロジー）を行い、比較を行った。図は、それぞれ

図.

の応答関数を周波数に対してプロットしたものである。応答310freqency [Hz]

10

10

4

Passive micro Rheology(PMR)と Active micro Rheology(AMR) の応答関数。
’は応答関数の実部、 ′′は応答関数の虚部。

関数の実部を α′ 、虚部を α′′ で示している。低周波で両者のE-7

コレステリック液晶電気対流中での粒子拡散
九大院理 A

高田哲弘A , 木村康之 A

生体中ではエネルギーを消費して様々なスケールの流れや低電圧で現れる DSM1 は、セルの配向の影響が残っており、方向性のある輸送を誘起することで生命現象が維持されてい空間的に異方的な乱流状態であり、ある閾値以上の電圧で別のる。これらのいわゆるアクティブ流体とその流体中での輸送

乱流状態 (DSM2) が現れる。この乱流状態中のコロイド粒子現象との関係を明らかにすることは、生体をはじめとする複雑の軌跡を観察すると電圧によりその運動の様子が大きく変化

流体系の非平衡輸送現象を理解する上で有用な知見を与えるすることがわかった。この運動を詳しく調べるために最小二と期待される。本研究では、負の誘電異方性と正の導電率異方

乗変位 (MSD) の時間依存性を計算した (図 2)。DSM1 で見性をもち、光学活性を有するコレステリック液晶に閾値以上のられた super diﬀusion 的挙動が、DSM2 では見られなくなる

交流電圧を印加した際に発生する液晶電気対流を電圧によりことがわかった。詳しいダイナミクスの変化は当日報告する。

非平衡度が制御可能なアクティブ流体とみなし、その中に分散

5

10

4

したコロイド粒子のアクティブ拡散を調べた。コレステリッ

10

3

10
2

MSD(m )ク液晶に閾値以上の電圧を印加すると、始めに格子状パター
ン (GP) が現れる。その GP 中に分散したコロイド粒子の運21016.9[Vrms]
19.8
22.6
25.5
28.3
31.1
33.9
36.8
48.1
50.9
141.4

1

10

動を観察すると、粒子サイズがパターンと比べて大きいときに10は格子点に粒子がトラップされ、粒子サイズが小さい場合は確

10

0

-1

20μm

率的に隣接格子に飛び移る運動が観察された (図 1)。さらに

4 5 6 70.1

2

3

4 5 6 7

1

2

3

t(s)

図1: GP中に分散したコロイド粒子

電圧を印加していくと GP は崩壊し乱流状態 (DSM) になる。

41

図2: MSDの時間依存性

4 5 6 710

E-8複雑液体の局所力学物性測定
九大理 A , 九大院理 B

壹岐晃平A , 齊藤圭太 B , 岩下靖孝 B , 木村康之 B

近年、複雑流体のミクロレベルのレオロジー測定法とし

10

G',G"(Pa)て、光ピンセットを用いたマイクロレオロジーが、新しい測定法として期待されている。マイクロレオロジーには、測定に必要な試料が少なくすむこと、試料の局所的力学物性が広い周波数領域で測定できる、といった点で有用な測定方
法である。

(a)

1

0.1

G"
G'

0.01

0.001

まず、我々は、プローブ粒子の熱ゆらぎから力

10

100

100

測定法を構築し、高分子溶液についての力学応答スペクト
G',G"(Pa)

ル測定を目指した。先行研究同様、損失弾性率（G ）の周
波数依存性において両対数グラフを取ると、線形な部分が見られた。（図）しかし、高周波数領域においてノイズが目

(b)

10

1

G"
G'

0.1

立った。そこで、ノイズをできるだけ減らすために、粒子に1外力を加え、その応答から力学応答を得る、能動的マイクロ

10

100

1000

Frequency(Hz)レオロジー測定法を試みた。外力として、人工的に作成した

図：粘弾性スペクトルの実部(G’)と虚部(G”)の周波数依存性
プローブ粒子として直径1.0μmのシリカ粒子を使用(a)純水 (b)0.5wt%のPolyEthyleneOxide(PEO)水溶液
青の直線は傾き１

疑似白色雑音信号を入力し、受動的マイクロレオロジー法と同様の方法で測定した。当日はその結果も併せて報告する。

E-9

1000

Frequency(Hz)学応答スペクトルを得るための受動的マイクロレオロジー

粒子間結合の制御による超安定コロイダルガラスの形成
九大院理 A吉原公貴A , 岩下靖孝 A , 木村康之 A

近年、有機分子の蒸着薄膜系において、優れた動力学・熱成した。次に、溶媒の塩濃度を上げることにより、分散状態

力学的安定性を持つ「超安定」ガラスが実現された。我々は、を保ったままパッチ間を結合しクラスターを形成することにバルク系に適用可能な新規のガラス超安定化機構を、コロイ成功した。このクラスター−モノマー混合状態においても、

ダルガラスをモデル系とし実証することを目的として研究をモノマーと同様に密度に依存した緩和挙動を観察すること行っている。具体的には、運動性の高い単粒子（モノマー）のができた。このように、上記超安定機構に必要な、ガラス化

ガラス状態を形成し、そのままモノマーを結合しクラスターと結合ボンド形成のキネティクスの独立な制御に成功した。
（a）化する。すると、運動性の劣るクラスターを直接ガラス化し

金パッチ

（b）

密
度

（c）
密
度

パッチ粒子

たのでは到達し得ない高密度（＝超安定）なガラス状態が実10現されると予想される [尾澤岬, private communication]。実MSD [µm2]

シリカ粒子

塩添加

1

験では、金のパッチを持つシリカ粒子（粒径 2.7 µ m）を高0.1作製し、金パッチを疎水化した。この粒子を同量程度のシリ

1

クラスター

カ粒子（粒径 2.0 µ m）と純水中で混合し、沈殿により形

10100
Elapsed Time [s]

1000

高

図：（a） 金パッチ粒子のクラスター化の模式図。溶媒を塩溶液で置換し、金パッチを結合する。
（b） パッチ粒子の一部がクラスター化された後の粒子中心の軌跡（～2h）。パッチ粒子の割合が高いため、高密度な領域（画像下部分）では結晶的になっている。（ｃ） 粒子の平均二乗変位（MSD）の密度依存性。低密度では流体的、高密度では固体的な挙動が見えている。

成された単粒子層内の粒子密度を傾斜セル内でさらに増加させ、モノマー粒子バイナリ系の２次元コロイダルガラスを形

42

E-10

induced charge electrophoresis による自己推進運動の粒子形状依存性
九大理 A , 九大院理 B

江頭奈津実A , 岩下靖孝 B , 木村康之 B

動物の群れから細菌集団など、能動運動をする「粒子」集団はアクティブマターと呼ばれ、個々の運動性と相互作用のバランス
により多様な集団運動が現れる。我々は交流電場下で ICEP（Induced Charge Eelectrophoresis）により自己推進する金属−
誘電体ハイブリッド微粒子（ヤヌス粒子）に注目した。この系では、金属部と誘電体部の電場応答の差によって自己推進力が生じ、金属部の誘起双極子が相互作用に大きく影響する。そこで任意の 2 次元形状を持つ微粒子を作成できるソフトリソグラフィ
を用い、形状によって自己推進性と相互作用のバランスを制御し、多様な運動状態を実現することを目指し研究を行っている。
今回は様々な形状の長方形粒子や正三角形粒子を作成し、自己推進運動の形状依存性を調べた（図 ab）。図 a にあるように、水中に分散した粒子に交流電場を印加すると金属面が電場と平行になるように立ち上がり、自己推進運動を示した。長方形粒子の幅が 1.6 µm、2.8 µm では運動の速さに幅依存性は見られなかったが、長さ l の増加につれて速さは単調に減少した（図 c）。ま
たこのとき、球状ヤヌス粒子の場合と同様に [S. Gangwal et al., P hys. Rev. Lett. (2008)]、同形状の粒子の速さは電場に対し単調に増加した（図 d）。このように、ICEP による運動が形状に大きく依存することが分かった。

E-11

光重合を用いた液晶の非平衡構造を保持したゲルの作製
九大工 A

児島亮平A , 岡部弘高 A , 河野真也 A , 原一広 A , 日高芳樹 A

電気対流などによって液晶に生じる自己組織化構造は、電180圧を印加した非平衡状態でのみ保持されるため、自立材料
160として利用するには固定化する必要がある。そこで本研究

透過光強度[a.u.]

では、「光重合」による固定化（ゲル化）を試みている。サンプルセルは、代表的なネマチック液晶である MBBA に
光反応性モノマー RM257 と光重合開始剤 Irgacure 651 を混ぜた液晶試料を、2 枚の ITO ガラスの間でプレーナー配向させることによって作製した。まず予備実験として、サンプルセルに紫外線を照射することによってゲル化させた液晶が、元の液晶の光学的異方性を保持していることを確

140
120
100
80

認するために、クロスニコル下で回転させ、透過光強度の変化を調べた（図）。次に、平衡状態へ緩和する非平衡過60程で現れる「アンビリックパターン」のゲル化を試みた。

0

50

100

150

200

250

回転角[deg]

43

300

350

E-12

遊走微生物懸濁液のマクロレオロジー測定
九大理 A , 九大院理 B

三谷一晃A , 棚町昂平 B , 水野大介 B

細胞の力学特性は主に細胞骨格のネットワークによって決駆動した。スピロプラズマは全長約 5 μ m の細胞壁を持た定されている。細胞内部では生体高分子からなるネットワー

ない細胞の一種で、幅約 150nm の螺旋構造を持ち、この構

ク (アクチン) がモーターたんぱく質 (ミオシン) との相互作

造を左右で切り替えることによって粘弾性体中を遊走する。

用によって、非熱的なゆらぎを生成し、細胞内を非平衡状態

応力を印加してせん断応力を計測する「応力制御型」のマクにしている。こうした非平衡系のレオロジーを計測すること

ロレオメーターを用いて遊走微生物懸濁液のずり粘弾性ので、細胞内部の構造緩和の非平衡動力学に関する知見が得ら測定を行った。一定応力を印加し構造緩和を誘起しつつ、微れる。しかし、細胞骨格の再構成モデル (アクチン・ミオシ

弱な正弦波応力も印加して、粘弾性の周波数応答を求めた。

ンゲル) は制御が難しく、巨大な非熱的ゆらぎによってネットワークが不安定化され崩壊してしまう。近年、アクティブ
マターと呼ばれる遊走微生物の懸濁液が、非平衡系に特有の集団運動やパターン形成、ゆらぎを示すモデル系として用いられている。これらの試料では、分散媒が単純な粘性液体であり、遊走微生物が非熱的なゆらぎを生成してもメソスケー
ルでの構造緩和は誘起されない。そこで、本研究では弾性体中を安定的に遊走出来る微生物 (スピロプラズマ) によって、

図1.キサンタンガムの粘弾性測定

高分子鎖 (キサンタンガム) からなる絡み合いゲルを非熱的に

E-13

光散乱を用いたアガロースの相分離の研究
九大院理 A

上瀧守A , 鴇田昌之 A

ゲルの構造はゲル化のメカニズムに強く依存する。特にアンから Debye-Buche の式に基づいて相関長を求めた。そのガロース水溶液においては熱力学的な不安定性に起因する濃結果、急冷実験でわかった相分離温度より高い温度でピーク

度揺らぎがゾルゲル境界付近で生じることが知られている。

が現れることがわかった。発表では、その特異性の原因につ

我々はこれまでにアガロース水溶液をゾルゲル転移点以下

いてこれまで得られている結果とも比較しながら議論する。

の温度に急冷した場合についての実験を行った。急冷した場
合にはゲル化とスピノーダル分解による濃度揺らぎが同時に進行することで、その揺らぎが高分子網目内に凍結されていた。本研究では、ゾルゲル転移点以上の温度から少しずつ温度を下げてアガロースを冷却させることによって網目構造にどのような変化が生じるか光レーザー散乱実験によって明らかにすることを目的としている。本実験においては 1 ℃温度を下げてから次に温度を下げるまでに一日以上時間をおいた。調製した試料を冷却する恒温セルは光学系の光線上に設置しており、このセルの温度を変化することでアガロースの冷却と散乱パターンの測定を行なった。得られた散乱パター

44

E-14

ガン化誘導細胞のマイクロレオロジー
九州大学 A

永尾渉A , 梅田勝比呂 A , 西澤賢治 A , 水野大介 A

生体には、日々生じる変異細胞が周辺の正常細胞との競合に敗れて駆除される機構 (細胞競合) が存在する。細胞競合における勝者と敗者を分ける過程では、遺伝子的・生化学的な因子以外に、細胞や周囲環境の力学的な特性や物理的な力による相互作用も重要な役割を果たしている。しかしながら生きた細胞内の力学環境が決定される物理メカニズムは殆ど分かっていない。本研
究では、癌関連因子 (Ras) を薬物依存的に発現する細胞株（北大藤田研提供）を用いて細胞競合の力学的側面を調べた。細胞内部の力学的性質は、光トラップ・光干渉を用いるマイクロレオロジー法により求めた。この測定法では、細胞内に打ち込まれた

1 マイクロメートルのメラミン粒子の変位を観測することで、自発的な揺らぎと粘弾性が求められる。まず、競合状態とは無縁の通常の MDCK 細胞および Ras 発現前後の MDCK 細胞の力学的性質を解析するために、コラーゲンゲル上に疎らに播種した孤立細胞や、同種の細胞からなる細胞シート内部の力学特性を計測した。次に、Ras 変異細胞と正常細胞とを共培養することで両者の競合状態を作り出し、競合状態に置かれた細胞の力学的な性質の時間的変化を計測し、非競合時の細胞と比較した。当日は測定結果および、結果に伴う議論を行う。

E-15

遊走微生物懸濁液中における非平衡揺らぎの統計分布
九大理 A , 九大院理 B

福本昂平A , 池永匡宏 B , 諸留寛大 B , 安藤祐貴 B , 水野大介 B

力生成体により駆動されたアクティブマターや生体シス

中では非ガウス分布になり、裾野が広がっていた (図 1)。そテムなどは非平衡状態となっている。この非平衡状態を理解の統計分布を熱的なゆらぎのガウス分布と比較することで、するためには、力生成体として遊走微生物が懸濁した溶液中

非ガウス性の物理的起源を明らかにできる。当日は濃度にに分散させたコロイド粒子のゆらぎを観測することが有効

よって変化する非平衡ゆらぎの統計分布について議論する。

である。本研究ではコロイド粒子の軌跡を観測し、ゆらぎの確率密度分布を求めた。遊走微生物は密閉空間内では養分や酸素が足りず、短時間で遊走を停止する。これを防ぐために
チャンバーを従来のものから改良を行った。具体的には、半透膜であるセルロース膜を上から貼り付け、その上に培養液
図２をのせて測定を行った (図２)。これにより培養液が交換可能となるため、より高濃度・長時間な条件で測定を実行する
ことができる。熱的なゆらぎの統計分布はガウス分布になる

図１のに対して、遊走微生物によって非平衡状態になった懸濁液

45

E-16

全入大学でのアクティブ•ラーニング
久留米工業大学 A

酒見龍裕A , 野田常雄 A , 江藤徹二郎 A , 堀憲一郎 A , 巨海玄道 A , 中村文彦 A

現在、文部科学省は、小学校から大学に至る授業に課題解で，授業する場所を講義室から実験室へ移し，学生間の距離

決型能動的、いわゆるアクティブ•ラーニング (AL) 要素のを近くした。また，各グループを 4, 5 名の親しい学生で構成

導入を求めている。これまでの研究から，十分な知識を有すすることを認めた。さらに，教員が各グループの間を巡視し，る成績上位の学習者には AL 型教育が可能であるが，知識の議論が出来るだけ具体的になるようにサポートした。その結積み上げが不十分な学習者に対しては AL 型教育が十分機

果，最下位クラスでもお互いに教え会いながら課題に取り組能しないとされてきた。本学のような地方私立の単科大学でむ姿勢が出来るようになった。テストの面からは、図のようは、入学する学生の学習履歴は多岐にわたるため、このように上位/下位クラスとともに、ポストテストの点数が伸びる結な大学で可能な AL 型授業の方法を模索し，AL 型教育が多果となった。実際の指導法等、詳細はオーラルで発表する。
下位クラス

様な学習履歴を持つ学習者に対して実施可能か検証した。対

上位クラス

12

象は、1 年必修科目の物理学の授業とし、入学時に行ったクループ学修を中心とした AL を行った。授業では課題を提供
し①個人で課題に取り組む（５〜１０分）②グループで課

題に取り組む（５〜１０分）③学生によるプレゼン④教員による解説（演示実験を含む）を行った。最上位クラスでは

10
ポストテスト点数

ラス分けテストをもとに、最上位と最下位クラスに分けてグ

1

6

1

3

3

2
2

1

1

3

2

1

1

8
1

6
4
2 1

AL 実施初回から①〜④までをほぼこなせたが，最下位クラ

1

1

1

2

3

2

6

2

5

スではグループワークにおいて，無言のままほとんど議論が0 1
0

進まず，各個人がじっと課題を見つめる状態が続いた。そこ

E-17

2

4
6
8
プレテスト点数10

12

理科 × ものづくり教材としてのピタゴラ装置
久留米工業大学工学部教育創造工学科 A

葉山ひよりA , 稲又翼 A , 江島正太郎 A , 佐々木みゆ A , 中村美紗A
教育創造工学科は中学校・高等学校の理科・数学教員養成課程の学科である。理科コースでは基礎的な実験技術を身につけるが，基礎以外のものは講義や演習で各自が修得せねばならない。入学時アンケートにおいて，理科の実験をしたいと回答したのは 64 ％に上ったが，同時に 54 ％の学生が実験に対し不安を感じていることがわかった。理科の基礎知識を問うプレテストでは，成績格差や低学力層の存在はもとより，短い試験時間にさえ集中できず白紙提出する学生が見られた。このような学生の特性として、高校理科の履修科目数が少ないことや将来に対する目的意識の欠如などが挙げられる。そもそも実体験に乏しく，現実物を創造することはもとより，それを想像することすらできない者も多い。学生がものづくり力を身につけた理科教員となり，子どもに様々な体験を与えられるようにするためには，まず学生自身に面白いと思わせ，やってみようと思わせることが必要である。そこで，学生の興味を掻き立てる自発的な実験の取り組みを促すプロジェクトとして，「理科×ものづくり教材としてのピタゴラ装置」の製作を行った。NHK 教育テレビで放送されている「ピタゴラスイッチ」に登場するピタゴラ装置は主に力学的な運動の連鎖で構成されるが、その中に化学反応を取り入れて構成した装置を製作した。化学反応を連鎖させる仕組みは化学と物理の知識と工作技術が必要となった。完成した装置をイベントで公開し，来場した子どもに実演解説する体験を実施した。今回はこの理科×ものづくり教材としてのピタゴラ装置の製作過程と実演公開の様子と，装置の製作経験がもたらした教員
志望学生への効果について報告する。

46

E-18

久留米工業大学基幹教育センターにおける物理教育体制の構築
久留米工大基幹教育センター A , 久留米工大教育創造工学科 B , 久留米工大建築設備工学科 C

巨海玄道A ,

中村文彦 B , 金井政宏 B , 野田常雄 B , 中島康博 B , 江藤徹二郎 C , 酒見龍裕 A
久留米工業大学基幹教育センターにおける物理教育体制の構築
久留米工大基幹教育センターＡ、久留米工大教育創造工学科Ｂ、久留米工大建築設備工学科Ｃ巨海玄道Ａ、中村文彦Ｂ、金井
政宏Ｂ、野田常雄Ｂ、中嶋康弘Ｂ、江藤徹二郎Ｃ、酒見龍裕Ａ
久留米工大基幹教育センター（以下「本センター」と略）は平成 28 年 4 月より発足した物理及び数学の初年次・リメデ
イアル教育を担当する施設である。現在はセンター長、助教、事務員、非常勤講師、それぞれ１のスタッフで運営されている。
昨年の利用者は延べ約 600 人であった。全学生が 1000 人に満たない規模の大学なのでそれなりの利用者があったと言える。本
センターでは講義と密着した指導体制を築いており主に成績下位の学生が利用している。指導を受けた学生の成績は追跡調査により伸びていることが明らかにされている [1]。学生の基礎学力の低下は目に余るものがあるため 29 年度新しく以下のような体制を構築した。１）入学前教育の試行、２）数学のクラス分けを行い能力別クラス（高い方から）Ａ，Ｂ，Ｃに分けて指導を行った。１）は数学のみとして推薦入学者が多いＹ高校に対して思考という形で行った。２）は各クラスにＴＡを 2 名配置して指導を行った。特にＣはセンターの助教に張り付いてもらい、クラスの学生数も少なくして指導を行った。このようなクラスの指導の実態について報告したい。
参考文献 [1] 野田常雄：久留米工大基幹教育センター年報 (2017) pp.10̶12.

47

会場 F
素粒子論, 理論核物理, 宇宙線・宇宙物理領域

F-1

6 次元時空上の大統一理論における細谷機構と対称性の破れのパターン
九州大学大学院理学府物理専攻 A , 九州大学基幹教育院 B

土屋創聖A , 小島健太郎 B

本研究では、コンパクトな余剰次元を含む高次元時空上の大統一理論における、ゲージ対称性の自発的な破れについて議論する。大統一理論は、素粒子の標準理論に含まれる 3 つの力を、単一のゲージ対称性（大統一対称性）の自発的な破れの帰結として説明する理論である。典型的な大統一理論では、大統一対称性の自発的な破れを引き起こす真空期待値を取るヒッグススカ
ラーが導入される。一方、余剰次元を含む高次元時空上の大統一理論では、ヒッグススカラーの導入なしに、ゲージ場の余剰次
元方向の成分の自由度が真空期待値を持つ細谷機構を通じて、大統一対称性の自発的な破れが可能になる。細谷機構による大統
一対称性の自発的な破れについては、これまでには S 1 /Z2 オービフォルドを余剰次元として持つ模型が構築され、解析されている。本研究では、T 2 /Z3 オービフォルドを持つ 6 次元 SU(5) 大統一模型を新たに構築した。また、その模型の真空構造や大統一対称性の破れのパターンについて解析を行った。

48

F-2

ヒッグス多重項の質量分離を考慮した SO(10) 大統一模型の構築
九大理 A , 九大基幹 B

釘崎充規A , 小島健太郎 B

本研究では、SO(10) 大統一模型におけるゲージ結合定数の統一が、物質場およびヒッグス場の質量スペクトルに与える示唆を議論する。素粒子の標準理論は、約 1 TeV までの素粒子の現象をうまく記述している。一方で、標準理論はパラメーター数の多さやニュートリノ質量の不自然さといった解決すべき複数の問題も内包しており、より基本的な理論の存在が期待されている。大統一理論は、そのような基本理論の有力な候補であり、電磁気力・弱い力・強い力の 3 つを、統一したゲージ対称性から説明することができる。大統一理論の対称性として、SO(10) ゲージ群を仮定した場合には、SO(10) 対称性が段階的に小さな対称性に破れていき、その結果として標準理論のゲージ対称性 (SU(3)C × SU(2)L × U(1)Y ≡ GSM ) が実現する可能性が考えられる。我々は、とくに SO(10) → SU(4) × SU(2)L × SU(2)R → GSM や SO(10) → SU(4) × SU(2)L × U(1)R → GSM などの段階を経る対称性の破れのパターンに着目した。これらの場合に、繰り込み群により得られるゲージ結合定数の値と、標準理論には含まれていない新たなヒッグス場の質量スペクトルの関係を解析した。

F-4

グラディエントフローを用いた N = 1 SYM 理論における超カレントの構成
九州大学 A

鈴木博 A , 牧野弘樹 A , 稗田健治 A , 笠井彩A

グラディエントフローを用いて、繰りこまれた複合演算子についての正則化の手法に依存しない表式を得ることができる。本研
究ではこれを超対称性のネーターカレントである超カレントについて応用し、正則化に依存しない超カレントの表式を得る。

N = 1 の super Yang-Mills 理論を考え、次元正則化により繰りこまれた超カレントを計算した。得られた超カレントをフローしたゲージ場とゲージーノ場で再表記し、有限かつ正則化の手法によらない超カレントの表式を得た。本研究で得られた正則化によらない超カレントを保存するようにパラメータ調整を行うことで、超対称性を持つ物理点での格子数値計算を行うことが可能になると考えられる。

49

F-5

2 次元超対称 Landau–Ginzburg 模型の数値的研究
九大理 A

森川億人A , 鈴木博 A

2 次元 N = 2 Wess–Zumino 模型は、超共形場理論の Landau–Ginzburg 記述を与えると信じられている。この模型は低エネルギーで強結合であるため、この予想を証明することは困難である。我々は、様々な超ポテンシャルを持つ場合について、

Nicolai 写像に基づいた超対称性を厳密に保つ数値計算アルゴリズムを適用した。低エネルギーでの 2 点相関関数のフィッティ
ングから、共形場理論を特徴づけるスケーリング次元と中心電荷を得た。この結果は、期待される超共形場理論の値と一致し、予想に対する非摂動論的な傍証を与える。

F-6

SU(2) 純ゲージ理論におけるスケール設定と物理量の測定
九大院理 A , 大阪大学 B , 高知大学 C

開田丈寛A , 伊藤悦子 B,CSU(2) ゲージ理論は、漸近自由性、閉じ込め、カイラル対称性の破れなどの観点から、定性的に SU(3) 純ゲージ理論や QCD と非常によく似た性質を持つ。一方、ゲージ群が小さいため、計算コストを抑えることができる。そのため、新しい解析手法の精査や、QCD では調べることが困難な物理量の定性的な振る舞いに対する知見を得るためのトイ・モデルとして適している。本
研究では、格子シミュレーションを用いて、近年急速に発展してきたグラディエントフロー法によるスケール設定を SU(2) 純
ゲージ理論に応用し、ゲージ群が変わった場合の典型的な t0 スケールの提案と、これまで用いられてきた Sommer スケールによるスケール設定との比較を行う。また、フロー時間展開法（鈴木法）を用いたエネルギー運動量テンソルの測定から、熱力学量の決定も行い、従来の積分法との比較も行う。

50

F-7

ランダムウォーク理論を使った符号問題の解析
佐賀大院工 A , 九大院理 B , 気象庁福航 C

河野宏明A , 開田丈寛 B , 管野淳平 B , 高橋純一 C , 八尋正信 B

量子色力学（QCD）の相図の研究は、素粒子原子核物理学だけでなく宇宙論や天体物理学の観点からも重要な研究課題である。
しかし、高バリオン密度状態のおいては、格子 QCD 計算による統計力学的計算は、符号問題という難問を抱えており、計算が進展していない。格子ＱＣＤでは、統計力学の大正準分配関数をユークリッド化した経路積分で書きなおし、クォークの場について積分を行うが、バリオン数化学ポテンシャルが存在すると、積分後の表式に複素数が現れ、確率解釈に基づいた

importance sampling の手法が使えなくなるのである。しかしながら、積分後の標式に現れる有効作用の虚部は、理論に Z3 対
称性がある場合は小さくなる [1]。また、作用の虚部の出現確率は、近似的にランダムウォークの理論を使って解析する事ができ、その確率は作用虚部の絶対値が大きくなると、２項分布あるいはガウス分布的に小さくなる事が期待できる。この講演では、ランダムウォーク理論を使って符号問題を解析する。
参考文献 [1] T. Hirakida et al., Physical Review D 96, 074031 (2017).

F-8

クォーク・ハドロン転移を記述する有効模型
佐賀大院工 A

平岩真次A , 河野宏明 A

量子色力学（QCD）の相図の研究は、素粒子原子核物理学だけでなく宇宙論や天体物理学の観点からも重要な研究課題である。しかし、高バリオン密度状態のおいては、格子 QCD 計算による統計力学的計算は、符号問題という難問を抱えており、計算が進展していない。格子 QCD では、統計力学の大正準分配関数をユークリッド化した経路積分で書きなおし、クォークの場について積分を行うが、バリオン数化学ポテンシャルが存在すると、積分後の表式に複素数が現れ、確率解釈に基づいた

importance sampling の手法が使えなくなるのである。そこで、有限バリオン密度では QCD から導かれることが期待される現象論模型による解析が行われてきた。その代表的な模型は Polyakov-loop extended Nambu–Jona-Lasinio(PNJL)
模型であるが、これらの模型にはハドロンの寄与が正しく含まれていない [1],[2]。そこでここでは、PNJL 模型とハドロンの模型として定評のあるハドロン共鳴ガス (HRG) 模型をつなぎ合わせた単純なハイブリッド模型を構築し、そのパラ未定メータ
を格子 QCD の結果がほぼ確定している零化学ポテンシャル領域で決定し、その後で有限密度領域の解析を行うことを試みる。
参考文献 [1] A.Miyahara et al.,Phys.Rev.D94,016003(2016).

[2] A. Miyahara et al., arXiv:1704.06432.

51

F-9

QCD 不等式による虚数アイソスピン化学ポテンシャル領域の解析
九大院理 A , 佐賀大院工 B

管野淳平A , 河野宏明 B , 八尋正信 A

外部変数が存在する場合の QCD 物性を理解することは、初期宇宙の冷却に伴う物質形成や中性子星の内部構造を理解するうえで重要である。本研究では、中性子星内部において実現している有限アイソスピン化学ポテンシャル領域を考える。有限アイ
ソスピン化学ポテンシャル領域の特徴として (荷電) パイオン凝縮の存在が挙げられる。パイオン凝縮が発生するような領域においては同時に符号問題が強くなり、QCD の第一原理計算である格子 QCD 計算が困難になることが指摘されている。このため、格子 QCD 計算によって有限アイソスピン化学ポテンシャル領域を探るには困難が伴う。
符号問題を避ける方法の一つに虚数アイソスピン化学ポテンシャルの導入がある。虚数アイソスピン化学ポテンシャル領域においてはパイオン凝縮が発生しないことがゼロ温度において証明されており、符号問題を回避しつつ格子 QCD 計算を実行可能である。本研究では、温度・虚数クォーク化学ポテンシャルまで含めた状況を考えたうえで QCD 不等式を適用し、パイオン凝縮が存在しないことを示した。本講演ではその証明の内容について話す。

F-10

クォーク・ハドロンハイブリッド模型による格子 QCD 計算の解析 IV
九大院理 A , 佐賀院工 B

宮原昌久A , 石井優大 A , 河野宏明 B , 八尋正信 A

QCD 相図を解明することは宇宙進化や中性子星の内部構造、原子核衝突実験など多岐にわたって重要な意味を持つ。QCD
相図へのアプローチとして、格子 QCD 計算と有効模型を用いた方法がある。格子 QCD 計算は QCD の第一原理計算であり、高温・低密度領域に対して解析が可能である [1,2]。一方、それ以外の領域では符号問題があるために格子 QCD 計算での解析は難しい。これに対して、有効模型は温度-密度面全域で計算可能であるが、その結果には模型のパラメーターによる不定性がつきものである。我々は高温・低密度領域において格子 QCD 計算の結果を再現する有効模型を構築することで模型の不定性を除き、温度-密度面全域への正当性の高い解析を目指す。本研究では、ハドロンの自由ガスを記述する模型 (Hadron resonancegas model) とクォークが互いに直接相互作用せずにグルーオン背景場中を動き回る模型 (Independent quark model) の二つの有効模型をもとにしたクォーク・ハドロンハイブリッド有効模型を用いて格子 QCD 計算の結果を解析する。系のハドロン支配率がどのように変化しているかを見ていくことで、格子 QCD 計算の結果から QCD 相転移の情報を引き出していく。
参考文献 [1]Z. Fodor, and S. D. Katz, Phys. Lett. B 534, 87 (2002). [2]C. R. Allton, S. Ejiri, S. J. Hands, O. Kaczmarek,

F. Karsch, E. Laermann, Ch. Schmidt, and L. Scorzato, Phys. Rev. D 66, 074507 (2002).

52

F-11

角運動量射影計算による超変形核の記述
九大院理 A

牛谷征貴A , 田上真伍 A , 清水良文 A

多くの原子核の状態を記述できる理論として、一般化された平均場理論 (Hartree-Fock-Bogoliubov 理論) がある。自己無撞
着に求められる平均場理論の解は系の持つ対称性を一般には破るが、孤立した有限量子系である原子核では対称性が破れることはない。そこで量子数射影法を用いることで、平均場の解から対称性の回復した状態を求めることができ、より正確な状態を得ることができる。

角運動量射影法により、集団回転する原子核の量子スペクトルを計算する。この手法においては、角速度の異なる平均場をいくつか用いて、それを射影後に GCM の意味で重ね合わせる。

今回、対象とするのは変形度がβ〜0.6 と大きく、長軸と短軸の比が 1:2 となるような超変形状態である原子核である。主に慣性能率により状態の評価を行い、一般にはA=150 領域の原子核では角速度の増加に対して慣性能率が大きく変化しない。しかし A=190 領域では、角速度の増加に伴い慣性能率が大きくなることが観測されている。先行研究において、A=150 領域の原子核における上記の手法の有効性が確かめられたため、本研究では A=190 領域の原子核について議論する。

F-12

Complex-Scaling 法による芯核励起を考慮した励起エネルギースペクトルの解析
九州大学理学研究院 A

小川翔也A , 松本琢磨 A , 豊川将一 A

中性子ハロー核は、芯核 (コア) に 1 つまたは 2 つの中性子が弱く束縛した原子核である。最近では 11 Be や 31 Ne などのコアが変形した変形ハロー核が注目されており、理論・実験の両面で盛んに研究されている。先行研究において、変形ハロー核
ではコアの変形 (コア励起) による観測量への寄与が指摘されてきた。その効果を取り入れた計算方法として Particle-Rotor

Model(PRM) が挙げられる。
本研究では 11 Be を 10 Be と n の 2 体系で記述し、コアの 10 Be の励起に 0+ と 2+ を取り入れた PRM を考える。さらに、連続状態や共鳴状態を Complex Scaling Method(CSM) で記述し、ハロー構造を反映する E1 遷移を解析する。その解析において CSM を用いることで各チャネルへの励起エネルギースペクトルに分離できるか議論する。

53

F-13

超流動原子核における s 波散乱の S 行列
九州大学 基幹教育院 次世代型大学教育開発センター A , 新潟大学 理学部 B

小林良彦A , 松尾正之 B

対相関は配位混合を引き起こし、原子核を超流動状態にする。また、核子束縛限界であるドリップライン付近の原子核においては、対相関は低エネルギーの非束縛軌道も含めた配位混合をも引き起こす（対相関による連続状態結合）。したがって、弱束縛な超流動原子核に近づく低エネルギーの散乱核子は対相関の影響を強く受けることが予想される。
対相関に起因する新奇現象として理論的に予言されているものに、準粒子共鳴がある。準粒子共鳴は散乱核子と束縛核子が核子 Cooper 対凝縮を通して結合することによって生じる。弱束縛な超流動原子核における準粒子共鳴は対相関によってどのように支配されるのだろうか。そして、その背後にはどのようなメカニズムがあるのだろうか。
本研究では、弱束縛な超流動原子核における s 波準粒子共鳴を座標空間表示 Hartree-Fock-Bogoliubov 理論を用いて記述する。s 波に着目する理由は、中性子ハローや中性子捕獲現象において重要な役割を担うためである。
発表では、位相のずれや弾性散乱断面積の計算結果から s 波準粒子共鳴が受ける対相関効果について説明する。さらに、複素波数空間および複素エネルギー空間における S 行列の極の計算結果を示し、その振る舞いから s 波準粒子共鳴が生ずるメカニズ
ムについて議論する。

F-14

グラウバー模型に基づいた重陽子散乱における微視的光学ポテンシャルの導出
九大院理 A

堀ノ内亮A , 豊川将一 A , 松本琢磨 A , 八尋正信 A

理化学研究所の不安定核ビーム施設 RIBF など、近年の実験加速器の発展により様々な不安定核反応の実験が行われている。
特に安定核には見られない特異な構造を持つハロー核は、実験、理論の両面から大きな関心を集めている。このハロー核のような弱く束縛した入射核の場合、その励起、分解状態が反応に及ぼす影響は重要である。

RIBF のような高エネルギー入射核反応の解析にはグラウバー模型がよく用いられ、このグラウバー模型では入射核の分解効
果を近似的に考慮することができる。
本研究ではグラウバー模型に基づいた微視的光学ポテンシャルの構築に向けて、重陽子-原子核間の微視的光学ポテンシャルを計算した。さらに、導出したポテンシャルから微分断面積、反応断面積を求め、CDCC、断熱近似との比較を行った結果について発表する。

54

陽子非弾性散乱の微視的解析による 12 C 共鳴状態の解明に向けて

F-15

九大院理 Aで山田悠真A , 松本琢磨 A , 豊川将一 A

12C にはホイル状態と呼ばれる、元素合成の過程で重要な役割を担う励起状態が存在する。ホイル状態の構造を解明する上12

C の励起状態、特に共鳴状態を解明することは非常に重要であり、12 C の共鳴状態を探る実験は盛んに行われている。これ

らの実験により得られたデータには共鳴状態だけでなく、非共鳴状態が含まれるため、共鳴状態だけの情報を精密な解析から引き出す必要がある。共鳴状態を理論的に記述する方法として複素スケーリング法があり、この方法を用いることで、エネルギー
スペクトルを連続化し実験データと照らし合わせることで、12 C の共鳴状態について議論できる。その第一歩として、今回は

p −12 C 弾性散乱の微分断面積の数値計算結果について発表する。

F-16

非一様ビッグバン元素合成による Li, Be, B 生成
久留米工業大学 A , 九州大学 B

中村理央A,B , 橋本正章 B

ビッグバン元素合成 (BBN) は初期宇宙における軽元素の9生成機構であり、高温 (10 7 K < T < 10 K)
34の状況下で、

79

B についてはほとんど生成されなかったが、11 B は Garcı́aLópez らが報告している値と一致する結果を得た。しかし、

D、 He, He, Li が生成される。標準的な BBN は、一様密7度の仮定のもとで研究が行われているが、一方で、非一様なくなっていた。このことから、結論として、本研究で採用

バリオン密度を仮定した非一様 BBN (IBBN) の研究も長年したモデルでは、D、4 He, 7 Li の観測と矛盾しない範囲内

行われている。我々の先行研究では、4 He, D の観測と矛盾しで、Be, B の観測を説明するのは難しいことがわかった。

Li が Sbordone らが報告している観測値より 4 桁ほど高ないパラメーター領域で、 Ni や Eu などの重元素も生成され10-6うることを報告している (Matsuura et al. 2005; Nakamura

10-7

et al. 2013)。しかし、Be, B についてはほとんど生成されて-8

10Mass fraction

いなかった。
そこで、本研究では 9 Be, 11 B が、IBBN でどの程度生成されるのか、元素合成計算を行った。モデルは球対称な高密度領域が存在する 2 ゾーン模型を採用し、拡散は考

10-9
10-10
-11

10

10-12

えないものとする。また、核反応率は A < 16 のものに

-13

10

ついては Descouvemont et al. (2004) と NACRE-II (Xu

10-9
10-8
10-7
10-6
10-5
baryon-to-photon ratio at high-density region

et al. 2013) のものを用い、中性子の寿命は Beringer et
al. 2012) のものを採用している。高密度領域太陽系組成と、本研究の解析で得られた 9 Be, 11 B の量を比較した所、

55

B11
Li7
C12
C13

F-17

時空１６元数の重力電磁場方程式
宮嶋学術財団 A

那須俊一郎A（Ａ）４元マクスウェル方程式の完全形・・・・・・・・・・竹本義夫名誉教授（日本文理大）は、「行列ベクトル」を使って、電磁場には「スカラー電場」が存在することを発見し、４元マクスウェル方程式の完全形を導いた。また、それを重力場の発生にも適用して、同型の重力場方程式を導いた。
（Ｂ）１６元重力電磁場方程式への拡張・・・・・・・・・・筆者は、重力場と電磁場を複素表示にして統一的に導くことを考えていたが、ロシアのＶ．ミロノフが「時空１６元数」を使ってすでに導いていることがわかった。しかし、ベクトル部分に「虚数項」が出て来て、それを処理できていなかった。筆者は、「時空１６元数」を「行列ベクトル」にはめ込んで計算をやり直すと、問題が解決できることを明らかにした。
（Ｃ）シアマ・江川の慣性理論・・・・・・・・・・この理論は、慣性質量は重力質量だけでなく、電磁質量からの寄与もあるとする江川秀範氏の慣性理論を支持している。

F-18

高密度核物質の織り成す多様な状態と中性子星の冷却
久留米工業大学 A , 九州大学 B , 千葉工業大学 C , 原子力研究開発機構 D , 京都大学 E

野田常雄A , 橋本正章 B , 安武伸俊 C , 丸山敏毅 D , 巽敏隆 E
中性子星のような高密度星の内部は、クォークの閉じ込めが解けたクォーク物質やハドロン物質中の核子による超流動状態等の、極端な物理的状態や素過程の舞台となっている。このような物質の状態の検証は、地上での実験では行うことができず、Bell & Hewish (1967) による中性子星の発見から 50 年となる今日においても、未だ解明されていない。中性子星合体のマルチ
メッセンジャー観測 (重力波及び電磁波、2017) においても、最大質量の上限値が示された (Margalit & Metzer, 2017) 程度であり、不確定となっている。高密度星において、高密度物質でのニュートリノ放射が支配的な冷却機構である。このニュートリノ放射過程は内部の物質の状態によって決定されるため、観測結果と熱的進化計算を比較することで高密度物質の状態に制限をあたえることができる。

2M⊙ の質量を持つ高密度星の観測 (Demorest et al. 2010, Antoniadis et al. 2013) と中性子星合体の観測は、中性子星内部で実現する高密度物質の状態方程式に強い制限を与えたが、依然として様々な高密度物質の可能性は否定されていない。その代表例がクォーク物質である。クォーク物質は高密度星の温度–密度領域においては、カラー超伝導状態となることが考えられているが、カラーとフレーバーの自由度があるため、様々なペアリングが考えられる。その代表格が、CFL 状態と 2SC 状態である。このペアリングの違いは、ニュートリノ放射過程に顕著な違いをもたらす。
本研究では、2SC カラー超伝導状態にあるクォーク物質とハドロン物質中の核子の超流動を考慮した中性子星のモデルを構築し、熱的進化のシミュレーションを行った。

56

会場 G
素粒子実験領域, 実験核物理領域

G-1

ソレノイド磁場を用いた中性子寿命の精密測定実験 プロトタイプ検出器を用いた性能試
験
九大理 A , 九大 RCAPPB , 高エ研 C

角直幸A , 上原英晃 A , 音野瑛俊 B , 吉岡瑞樹 B , 三島賢二 C , 槙田康

博C
中性子寿命 τ = 880.2 ± 1.0 秒 (PDG2016) は、素粒子・原子核分野や宇宙論の幅広い分野において重要なパラメータである。これまで大別して 2 種類の方法で測定されてきたが、それらの間には 8.4 秒 (4.0σ) の乖離が見られている。一方は、中性子を容器に溜め一定時間後に生き残った中性子を数える貯蔵法で、他方は中性子ビーム中の崩壊頻度を陽子から数えるビーム法である。そこで、ビーム法の中でも新たに J-PARC の物質・生命科学実験施設の BL05 で行っている。この手法では、中性子由来のγ 線が電子を発生する背景事象の排除が精度向上にとって最も重要な要素となっている。これらは、ビーム軸から発生するβ 崩
壊電子とは異なり主に壁面から発生するため、ビーム軸に沿ったソレノイド磁場を用いることで効率的に排除が可能である。ソレノイドとして、磁場強度や利用可能な内部空間の大きさの観点から、宇宙線反粒子観測の BESS 実験の予備機として作製された超伝導磁石の利用を検討している。この磁石をベースとして、内側に設置する Time Projection Chamber 検出器 (TPC) と真空容器のサイズや素材の選定を、コストを抑えつつパフォーマンスを保てるようシミュレーションを用いて行った。本実験ではビーム軸とその周辺を個別に読み出すために、複数段の特殊なドリフト領域を持つ TPC 検出器が必要となる。そのため、小型のプロトタイプ検出器を作製しその性能を評価した。本講演ではプロトタイプ検出器の開発と性能評価の結果について報告す
る。

57

G-2

ソレノイド磁場を用いた中性子寿命の精密測定実験 漏れだし磁場に関するシミュレーション
九大理 A , 九大 RCAPPB , 高エ研 C博

上原英晃A , 角直幸 A , 音野瑛俊 B , 吉岡瑞樹 B , 三島賢二 C , 槙田康C

中性子寿命はビッグバン元素合成やクォーク混合において重要なパラメータである。これまでビームを入射しそこで中性子の崩壊生成物を数える方法と、中性子を貯蔵し崩壊しなかった中性子を数える方法の 2 つの方法で中性子寿命が測定されてきた。しかし、この二つの方法の間には 8.4 秒 (4.0 σ) の乖離が見られている。そこで、中性子の崩壊生成物を数える新たな手法としてβ崩壊で生じた電子を測定する方法が挙げられる。この方法では中性子由来のγ線が電子を生じる反応が背景事象となるが、磁場を加えることでこの事象を切り分けることできる。切り分けができる十分な磁場を加えるためには超伝導磁石の使用が考えられるが、漏れ磁場が周囲の機器に与える影響を考慮しなければならない。本講演では、シミュレーションで評価した漏れ磁場の大きさやその対策について報告する。

G-3

宇宙線ミューオンを用いた火山モニターシステムの開発
九大理 A

中居勇樹A , 川越清以 A , 佐田智也 A , 清水洋 A , 出口遊斗 A , 東城順治 A , 彌吉拓哉 A

ミューオンは非常に高い透過能力を有する素粒子であり、宇宙線として ∼ 1/cm2 /min のフラックスで地上に降り注いでいる。
これらの特性を生かし、巨大な構造物の内部を透視する「ミューオンラジオグラフィー」が近年実用化され始めている。
九州大学では素粒子実験研究室と地震火山観測研究センターの共同研究として、宇宙線ミューオンを用いた火山内部構造の研究を開始した。本研究では、検出器として多数のプラスチックシンチレータと半導体光検出器（MPPC）から成る飛跡検出器を用いる。それらのヒット情報から宇宙線ミューオンの到来方向を再構成し、宇宙線ミューオンのフラックス変化から火山内部の物質量を推定する。本講演では、飛跡検出器の性能と、火山内部を透視するためのシステム開発の現状について報告する。

58

G-4

高輝度 LHC-ATLAS 実験に向けた新型シリコンピクセル検出器組み立てにおける接着剤塗布方法の開発
九大理 A , 京教大理 B , KEK 素核研 CCC学 , 花垣和則 , 藤野主一

山口尚輝A , 家田晋輔 B , 小林大 A , 高嶋隆一 B , 東城順治 A , 外川A

2026 年ごろに計画されている LHC の高輝度化計画ではルミノシティを LHC 設計値の 5-7 倍にする予定である。ATLAS 実験
ではそれに伴い、ATLAS 検出器の内部飛跡検出器を全てシリコン検出器に取り替える。特に衝突点に最も近いシリコンピクセ
ル検出器では、狭ピッチ・低物質量かつ高い放射線環境下で使用可能である新型検出器を開発する必要がある。したがってセンサーと ASIC がバンプボンディングされたモジュールとフレキシブル基板を接着する際に用いる接着剤には十分な強度を保ちつつ低物質量であることと、10 年以上放射線環境下で使用しても接着性能が大きく変化しないことが求められる。また量産に向けて、取り扱いが困難でなく、繰り返し精度が十分高い塗布手法が必要になってくる。本講演では接着剤の選定とその塗布手法の開発について報告する。

G-5

HL-LHC のための ATLAS 実験新型ピクセル検出器組立に用いる部材の評価
九大理 A , 京教大理 B , KEK 素核研 C

藤野主一A , 家田晋輔 B , 小林大 A , 高島隆一 B , 東城順治 A , 外川

学 C , 花垣和則 C , 山口尚輝 A

ATLAS 日本グループでは，現在より高いルミノシティを実現する HL-LHC 計画に向けて，新型ピクセル検出器の開発を進めている．検出器の組立てには接着剤，封止材のような部材を用いるが，これらには運転時に想定される放射線損傷や激しい温度変化への耐性が要求される．そこで，特に回路の封止材に焦点を当て，各種耐性試験を行った．本講演では，その手法とそれに基づいた部材の選定について報告する．

59

G-6

超重核精密質量分析へ向けたα-ToF 検出器の開発
理研仁科セ A , 九大理 B , 高エ研 C , 山形大 D , NMSUE , McGill Univ.F

庭瀬暁隆A,B , 和田道治 A,C ,P. SchuryC , 伊藤由太 A,F , M. RosenbuschA , 加治大哉 A , 森本幸司 A , 羽場宏光 A , 石澤倫 A,D , 森田浩
介 A,B , H. WollnikE

原子質量の測定から導かれる結合エネルギーは、原子核のRF carpet Gas-cell(減速・熱化)

安定性を決定するための基本的な物理量である。我々は、多重反射型飛行時間測定式質量分析器 (MRTOF) を用いた不安重イオン

定核の直接精密質量測定を行っており、これまでに総計 80 核種の測定に成功している。現在、超重核の質量分析へ向けた研Trap and transport(捕集・輸送)究を進めており、質量と崩壊特性（α崩壊エネルギー、半減期）

α-ToF

MRTOF-MS(質量分析)を同時に得るための革新的なα-ToF 検出器の開発を行なって(崩壊測定)いる。極めて小さな生成反応断面積に起因して、取り扱い可能な超重核の事象数は限られる。これを用いる事で、質量測定で得られた信号が分子イオンなどの偶発的なものではなく、スタート

総飛行時間測定

超重核起因のものであると確度をもって識別することがで

図. MRTOFシステムを用いた精密質量・崩壊特性測定の概念図

きる。本講演では、α-ToF の開発状況について報告を行う。

G-7

ストップ

回転式連続放射線測定装置 MANON の高度利用技術の開発
理研仁科セ A , 九大理 B

平野剛A,B , 光岡駿 A,B , 庭瀬暁隆 A,B , 加治大哉 A , 森本幸司 A , 羽場宏光 A , 藤

田訓裕 A,B , 森田浩介 A,B

超重核合成実験において、気体充填型反跳分離器 (GARIS)

gas-jet輸送による線源調整	
Si検出器対	に回転式連続放射線測定装置 (MANON) を組み合わせること
で、極低バックグラウンド環境でα崩壊や自発核分裂 (SF) を観測できる。これまで、中性子過剰な Rf,Db,Sg,Bh の同位体

一定の時間間隔で搬送	

図: MANONの検出器部の概念図	

(核異性体を含む) についてα/SF 分光法を用いた測定に成功● 266Bh (T1/2 = 1.7 s)■ 262Db (T1/2 = 35.5 s)	

Graph

101	

核種の個数/No	

娘核、孫核と辿り、既知核への到達を確立することが重要になる。従来 MANON の動作アルゴリズムを最適化し、寿命に 1桁以上差がある崩壊系列の全核種についてα/SF 分光法が可RadioactiveNuclei

10

している。超重核の崩壊連鎖を調べる際、系列上にある核を

100	
1

10-1	
10

−1

10-2	
10

長寿命核種が測定不可(decay loss)	

−2

10-3	
10

−3

10-4	
0	
 5
10− 4

0

能となるよう改良を行った。また、γ線検出器と組み合わせる

5

10	
 15	
 20	
 25	
 30	
時間 [s] 	
10

15

20

25

30time[s]図２ : 266Bh-262Db 崩壊連鎖における試料数の時間変化	

ことでα/γ (X) の同時測定も可能にするといった開発も行っている。今回、MANON の高度化についての現状を報告する。

60

G-8

超重元素領域における核種同定用イオンチェンバーの開発
九大理 A

齋藤尭夫A , 藤田訓裕 A , 庭瀬暁隆 A , 平野剛 A , 光岡駿 A , 真部健太 A , 坂東慶伍 A , 森田浩介 A

原子番号 104 番以降の元素は超重元素とよばれており、118番元素 Og までの発見が確認されている。現在日本やロシアの研究所が新元素 119 番、120 番の合成実験を計画しているが、元素合成の証明のためには合成した核の原子番号を測定し核種を同定する必要がある。従来は合成された核の飛行時間と複数回起こるα崩壊のエネルギー、寿命を測定
し、崩壊様式のよく知られた既知核への到達を確認することで間接的に核種の同定が行われてきた。本研究では合成
核の原子番号を直接的に決めるためのブラッグカーブを測図1. 製作したイオンチェンバーのポテンシャル図定するイオンチェンバーを開発した。ガス検出器の計算コー

Bragg curve of 4He
signal intensity

ド Garfield++ を用いて開発したイオンチェンバーの電圧の最適化や、得られるシグナルのシミュレーションを行った。

250

200

150

100

50

0

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400 2600
time[ns]

図2. シミュレーションで得られた4HeのBragg curve

G-9

重陽子分解反応による中性子ビームの検討
九州大学 A , 東北大学 B

後藤秀兵A , 若狭智嗣 A , 坂口聡志 A , 大城久典 A , 岡田智香 A,B , 松野雅樹 A , 密

本晋治 A
近年、中性子が医療、産業など広い分野で用いられるようになってきている。現在、中性子源としては主に原子炉が使われ、熱中性子の利用は盛んであるが、数 MeV 以上の安定した中性子源は運用されていない。そこで原子炉に比べて有用性が望める
加速器を用いた中性子源に着目し、今回は容易に中性子が得られることが予想される重陽子分解反応による中性子ビームの性質について検討した。
講演では、重陽子の波動関数とクーロン効果を考慮したモデルにより期待される中性子ビームのエネルギーや分解能の予想について報告する。実際の運用に向けては実験的検証と断面積測定が望まれる。

61

G-10

重陽子分解反応の測定と断面積の質量数依存性
九州大学 A , 東北大学 B

大城久典A , 若狭智嗣 A , 坂口聡志 A , 岡田智香 A,B , 後藤秀兵 A , 松野雅樹 A , 密

本晋治 A
重陽子は束縛エネルギーが 2.2 MeV 程度の弱い結合である。したがって、重陽子ビームを標的原子核に照射すると重陽子は容易に分解されると予想される。我々は、大阪大学核物理研究センター (RCNP) の N0 実験室において重陽子ビームを nat-C から 197-Au までの 6 つの標的に対して照射し、発生した中性子の測定を行った。中性子のエネルギーは飛行時間測定 (TOF) 法
により決定した。(d,n) 反応の二階微分断面積は断面積のピーク値がおおよそ標的質量数 A の３分の 2 乗に比例した振る舞いを見せた。また二階微分断面積の FWHM、ピーク値を取るエネルギーにも標的質量に依存して変化することが確認された。講演では、それらの実験データと考察を報告する。また、 PHITS 計算による比較も報告する。

G-11

重心系エネルギー 250 GeV の ILC でのフェルミオンペア生成を用いた新物理の探索
九大理 A , 九大 RCAPPB , 高エ研 C

山城大知A , 川越清以 A , 末原大幹 A , 吉岡瑞樹 B , 藤井恵介 C , 宮本彰也 CILC に於いて電弱相互作用の精密測定は、標準理論を超える物理を探索する。フェルミオン対の生成は、角度分布を調べること
により、Z ′ のような重いゲージボソンに感度がある。重心系エネルギー 500 GeV における研究は既に進んでいるが、この講演
では重心系エネルギー 250 GeV でのフェルミオンペア生成に関する新しいシミュレーションの結果を報告し、ILC の運転シナ
リオの検討に寄与する。

62

G-12

ILD 測定器のためのゲイン付きシリコンセンサー特性研究
九大理 A , 九大 RCAPPB

森涼介A , 山城大知 A , 川越清以 A , 末原大幹 A , 吉岡瑞樹 B

国際リニアコライダーでは、電子ビームと陽電子ビームの衝突点に ILD 測定器が予定されている。ILC 実験で予想される多数のジェットイベントを再構成する必要があり、ILD 測定器では PFA(Particle Flow Algolithm) を採用している。ジェットの中の粒子を一つ一つ分離し、粒子の種類によってエネルギーを測る検出器を変え、測定する手法である。そのため、それぞれの検出器で粒子を分離するための高い位置分解能、時間分解能が求められる。ILD の電磁カロリメータの検出器にも、この要求を満たす適した物質と形状が必要となる。九州大学では、その検出器の試作機づくりを浜松ホトニクス社と共同で行っている。現在、位置分解能向上に向け、SiECAL 内層の一部の候補として、LGAD(Low Gain Avalanche Detector) の開発を進めている。
本講演では、開発に伴った、APD(Avalanche Photo Diode) の性能評価と今後の当研究室でのシリコンセンサー開発の計画を
報告する。

G-13

COMET 実験用トリガーフロントエンド回路の性能評価
九大理 A , 高エ研 B , Open-ItC

宮崎祐太A , 藤井祐樹 B,C , 上野一樹 B,C , 濱田英太郎 B,C , 橋本奨平 A , 池

野正弘 B,C , 三原智 B,C , 西口創 B , 庄子正剛 B,C , 東城順治 A , 内田智久 B,C
レプトンフレーバー保存則を破る過程の一つとして、ミューオン-電子転換過程がある。この過程は素粒子物理学の標準模型と新物理を仮定したモデルとの間の崩壊分岐比に大きな差が見られるため、新物理の探索に有力な過程である。COMET 実験はJ-PARC において、2 つの Phase に分けてこの過程を探索する実験であり、最終的には崩壊分岐比で 10−17 まで発見感度を上げることが予定されている。
これらの感度の達成のために、COMET 実験ではチェレンコフ検出器や電磁カロリメーターといった多数の検出器を用いる。これらの検出器におけるデータ取得用のトリガーの発行、およびトリガー信号の読み出しはフロントエンド回路で行う。本講
演ではフロントエンド回路の性能評価の結果について報告する。

63

G-14

COMET 実験ストロー飛跡検出器用読み出し回路の性能評価
九大理 A , 高エ研 B , Open-ItC

橋本奨平A , 上野一樹 B,C , 藤井祐樹 B,C , 濱田英太郎 B,C , 池野正弘 B,C ,三原智 B,C , 宮崎祐太 A , 西口創 B , 東城順治 A , 内田智久 B,C , 山口博史 B,Cミューオン-電子転換過程はレプトンフレーバー保存則を破る過程であり、新物理を仮定する多くのモデルで予言される。

COMET 実験はミューオン-電子転換過程の崩壊分岐比を 10−17 という高い感度で探索することを目的とした実験である。本実験では高い感度を実現するため、高い運動量分解能を持った検出器が必要となる。この要求を満たすためにストロー飛跡検出器と専用の読み出し回路を用いる。読み出し回路にはストロー飛跡検出器の性能を制限しないよう、1 ns 以下という高い時間分解能が要求されている。現在、読み出し回路の試作機を開発し、その性能評価を行っている。本講演ではこの読み出し回路の性
能評価の結果について報告する。

G-15

シリコン電磁カロリメータの One wire を使ったユニーク ID と温度の読み出し
九州大学 A , RCAPPB , LLR-Ecole polytechnique/CNRS/IN2P3C 三浦裕A , 川越清以 A , 吉岡瑞樹 B , 末原大幹 A , Jean-Claude BrientC , Vincent BoudryC , Vladislav BalaguraC , Frederic MagnietteC , Jerome

NanniC , Yannick GeerebaertC
日本で行われようとしている国際リニアコライダー計画では、ILD 測定器が導入される予定である。ILD 測定器では、吸収層（タングステン）と検出層（サンプリング型電磁カロリメーター）を何重にも交互に重ねた構造を採用することが検討されている。現在、フランス IN2P3/LLR やフランス IN2P3/LAL と共同で開発した小型の検出層を開発し、その性能評価や実機導入に向けた大型の検出層の開発を進めている。今後、研究が進み、実機への導入が採択された場合、大量に生産して、それらを組み立て必要がある。その際に、人為的なミスなどにより、検出器が入れ替わってしまう可能性が考えられるため、そのようなものを防ぐために固有の ID を導入し、検出器の入れ替わりを検出する。また、ゲインの変動や高温により寿命が短くなるデバイスも含まれているため、その温度を監視しておく必要がある。そのため、我々は、すでに実装されているチップでそういったこと自体は可能だが、PC でそれらを読み出せるようにはなっていない。本講演では、One Wire 技術を用いたチップの読み出し

FPGA のファームウェアの書き換え、PC で読み出せるようにする現状を報告する。

64

G-16

シリコン電磁カロリメータの読み出し ASIC、SKIROC2 と SKIROC2A の性能評価
九大理 A , RCAPPB , IN2P3/OMEGAC

関谷泉A , 川越清以 A , 吉岡瑞樹 B , 末原大幹 A , Stephane

CallierC• TDC 測定が不可能

国際リニアコライダーの ILD 測定器では、タングステンを• イベント直後にトリガーが大量発生する、retriggering

吸収層、シリコン検出器をセンサー層とするサンプリング型電磁カロメーターを採用することが検討されている。Particle

現象の発生• イベント直後に、トリガーなしで取得してしまう空イ

Flow Algorithm と呼ばれるハドロンジェットの再構築法にベントの発生適応するため、シリコン検出器は細かなパッドに分割されており、各パッドからの信号を読み出すために、SKIROC というタイプの ASIC を用いる。

SKIROC2 はフランス IN3P3/Omega グループが開発した
SKIROC の第 2 バージョンで、ILD の電磁カロリメーターの本 公 演 で は 、SKIROC2 と SKIROC2A の 性 能 を
比 較 し 、SKIROC2A が プ ロ ト タ イ プ の 試 験 で 発
生 し た 問 題 を 解 決 し た か ど う か を 報 告 す る 。

プロトタイプのビームテストで読み出し ASIC として用いられた。しかし、ビームテストにおいて、下記の問題が発生したため、それらを解決するために SKIROC2 の改善版である

SKIROC2A が開発された。
• 各チャンネルの trigger threshold の調整レンジが小さすぎる• 上記により、ノイズの大きなチャンネルを無視するし
かない

G-17

超重核研究のための Si-Ge 検出器アレイの開発
理研仁科セ A , 九大理 B

光岡駿A,B , 平野剛 A,B , 庭瀬暁隆 A,B , 加治大哉 A , 森本幸司 A , 羽場宏光 A , 藤

田訓裕 A,B , 森田浩介 A,B

生成確率が低い超重核合成実験において、蒸発残留核 (ER)

用いたシミュレーションとの比較も行いながら報告する。

とビーム等の計測妨害粒子 (BG) を高確度で分別すること

DSSD	

は重要な課題である。とりわけ、自発核分裂 (SF) は超重Al 1 mmt	
Ge
φ90.8×31.2 mmt	

50 mm	

核特有の崩壊モードだが、ビーム起源の BG とエネルギー3 mm	
 2 mm	

が類似しているため、Si 半導体から構成される従来の焦240 mm	

点面検出器では識別が難しい。本研究では、α崩壊や SF

γ
ToF検出器	に加え、γ線および X 線も測定可能とするために Si-Ge

ER	

α	

検出器アレイの開発を行った。これにより、SF-γの同時計測からビーム起源の信号と識別することを可能にする

Si-Ge検出器アレイ(DSSD+SSD+Ge)	

だけでなく、α-γ (X) の同時計測から核種同定に有効な

蒸発残留核
(ER)	
開発中の焦点面検出器(Si-Box底面に打ち込まれたERの崩壊に伴うα-γを同時計測)	

情報の取得も可能になる。今回、Si-Ge 検出器アレイの詳細ならびに各検出器の検出効率ついて、PHITS コードを

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G-18

MPPC を用いた CsI(Tl) シンチレーション検出器の開発
九州大学理学府 A

上野熊紀A , 寺西高 A , 岡祥平 A , 入部弘太郎 A , 吉田郭冶 A , 坂井秀充 A , 豊原一輝 A

我々は不安定核と陽子の共鳴散乱の為の反跳陽子検出器系の開発を行っている。不安定核ビームを陽子標的に照射し、反跳陽子を測る事で共鳴の情報を得る。検出器の性能として、20 MeV までの陽子エネルギーが測定できることと、他の粒子から陽子を識別できることが要求されている。一般的に粒子識別を行う際は、エネルギー分解能の良いシリコン半導体検出器からなるΔ E-E 検出器が用いられる。しかし 20 MeV 陽子を停止させることが可能な 2 mm 厚程度のシリコン半導体検出器は、入手が困難で大変高価である。

そこで我々は、シリコン検出器に変わるものとして、CsI(Tl) シンチレータに注目している。

CsI(Tl) のシンチレーションパルスは、異なる減衰時間をもつ 2 種類の指数関数によって表され、２つの強度比は粒子種によって異なることが知られている。このことを利用しパルス波形分析による粒子識別を行うことを検討している。昨年度に行った試験から光検出器として最近利用可能になった SiPM (MPPC) を使用することが波形分析に有用であることがわかった。

現在、CsI(Tl) シンチレータと MPPC からなる検出器を数種類製作し、それぞれについて、タンデム加速器による陽子および重陽子ビームを用いて、エネルギーを変化させながら波形データを系統的に測定し、分解能、粒子識別能力の評価を行っている。
講演ではその現状を報告する。

G-19

逆運動学陽子共鳴散乱実験のための検出器系の開発
九州大学理学府 A

岡祥平A , 寺西高 A , 上野熊紀 A , 入部弘太郎 A , 吉田郭冶 A , 坂井秀充 A , 豊原一輝 A

近年、RI ビームを用いた不安定核の研究が注目を集めている。その中で我々は、RI ビームと陽子標的を用いた陽子共鳴散乱実験を行って共鳴準位を探索し、不安定核構造の研究を行っている。そこで現在、共鳴散乱実験のための反跳粒子Δ E-E 検出器の開発および測定・解析手法のテストを九州大学のタンデム加速器を用いて行っている。タンデム加速器は、想定している不安
定核共鳴散乱実験と同じエネルギー領域（核子あたり 5 MeV 以下）での安定核軽元素（He-4, Li-6,7, C-12 等）のビームを比較的簡単に作ることができる他、RI ビームを想定した弱いビーム強度のビームの輸送も可能なため、セットアップや解析手法を確立するのに都合が良い。今回は、共鳴状態が詳しくわかっている炭素 12 と陽子の逆運動学共鳴散乱実験の結果と解析状況を報告する。

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