連星ブラックホール合体重力波の観測による種族 III 星の存在証明の可能性(Prospect of detecting the signature of population III stars withthe observation of gravitational waves from binary black holecoalescence)
重力波実験物理学研究室
宮本 晃伸
（学籍番号
M14SA027 ）重力波はアインシュタインの一般相対性理論から予言された時空の歪みの波動解である。重力波を捉えるために、現在、第二世代重力波検出器の KAGRA(日本)、advanced Virgo(伊・仏)、advanced
LIGO(米) が建設、稼働している。将来観測に向けた研究として、重力波観測による種族 III 星 (初代星) の存在証明の可能性を定量的に評価した。
現在、電磁波で観測されている星は元素の組成比から、種族 I 星、種族 II 星に分類される。しかし、さらに種族 III 星の存在が予言されており、これは宇宙で最初に形成された星々であると考えられている。これは宇宙の再電離や巨大質量星の形成に関わっているとされ、宇宙論や宇宙物理学で重要である。図??に示すように、種族 III 星 (赤線) は種族 I、種族 II 星 (緑線) に比べて大質量のコンパクト連星を生み出す傾向があり、ほとんどが連星ブラックホール (BH-BH) となる [?, ?]。よって、連星合体重力波観測の質量分布を解析することで 種族 III 星の存在を証明できる可能性がある。

BH-BH の合体率を仮定した連星合体のインスパイラル重力波の検出シミュレーションを KAGRA
期待感度曲線 [?] を用いておこない、擬似的に検出データを生成した。このデータから尤度比を計算し、存在の証明可能性を評価した。種族 I、II[?] と種族 III[?, ?] の BH-BH 合体率は連星進化計
算から見積もられる。
尤度比は、種族 III の BH-BH を含む場合と含まない場合の質量分布の仮定の下、シミュレーショ
ンデータから計算される。そして、種族 III の BH-BH を含むデータからの尤度比の計算を複数回おこない、閾値を越える割合を種族 III 星の判別可能性とした。ここで、誤り判定率 1%となるように閾値を設定した。シミュレーションの結果、連星進化計算モデルに依存するが、半年分の観測で 12
通り中 11 通りのモデルにおいて、種族 III 星の判別確率が 90%以上となった。よって、重力波観測による種族 III 星の存在の証明の見込みがあるといえる。
参考文献：
1. T. Kinugawa, K. Inayoshi, K. Hotokezaka, D.
Nakauchi and T. Nakamura, MNRAS, 442,
2963 (2014)
2. T. Kinugawa, A. Miyamoto, N. Kanda and T.
Nakamura, MNRAS 456, 1093 (2016)
3. KAGRA oﬃcial sensitivity limit, http://gwcenter.icrr.u-tokyo.ac.jp/en/
researcher/parameter
4. M. Dominik, K. Belczynski, C. Fryer, D. E.
Holz, E. Berti, T. Bulik, I. Mandel and R. 図 1: (黒線) 検出された種族 I、II、III の連星ブラックホール合体の 1 年平均の赤方偏移化チャープ質量O’Shaughnessy, ApJ, 759, 52 (2012)(=(M1 M2 )3/5 /(M1 + M2 )1/5 ) 分布と、ある 1 年分の5. A. Miyamoto, T. Kinugawa, T. Nakamura and シミュレーションデータ。緑線、赤線はそれぞれ種族
N. Kanda, MG14th proceedings
I、II のみと、種族 III のみの平均分布。

T2K ニュートリノ振動実験における前置検出器 INGRID を用いた Oﬀ-axis 角 1.6 度でのニュートリノ反応の研究および新型
ニュートリノ前置検出器の開発
Measurement of neutrino interactions at an oﬀ-axis angle 1.6
degrees using the near-detector INGRID and development of a newneutrino near-detector for the T2K neutrino oscillation experiment
高エネルギー物理学研究室
金 賢一
（学籍番号
M14SA009 ）T2K 実験は長基線ニュートリノ振動実験であり、茨城県東海村にある J-PARC からニュートリノ
ビームを射出し、295 km 離れた岐阜県神岡鉱山地下にある後置検出器 Super-Kamiokande (SK) に
おいてニュートリノ振動現象を観測する。この実験では oﬀ-axis 法を用いており、ニュートリノビー
ム軸を SK 方向から 2.5 度ずらすことにより SK におけるニュートリノ振動確率が最大となるエネル
ギー領域のニュートリノを抽出することができる。ニュートリノビームのエネルギーピークは oﬀ-axis
角 (ビーム軸からの角度) によって変化し、大きい oﬀ-axis 角位置ではより低いエネルギーピークを持つ。ニュートリノビームの方向・安定性は J-PARC 内で複数の前置検出器を用いてモニターしており、その 1 つが、ビーム軸上に位置している鉄標的とシンチレータトラッカーのサンドイッチ構
造から成る前置飛跡検出器 INGRID[1] である。INGRID を用いたビームモニターにおいてはニュートリノと鉄の反応断面積の理解が不可欠であるが、sub-GeV 領域 (< 1 GeV) に対応する既存の測定データが少なく不定性が大きい。そこで INGRID モジュールの 1 つを前置検出器ホール地下 2 階の oﬀ-axis 側に移設させることで約 1.6 度という INGRID 内で最大 oﬀ-axis 角を実現した。移設したモジュール (B2 モジュール) で反ニュートリノビーム測定を行ったところ、データとモンテカルロ
シミュレーションとの間に大きな差異は見られなかった。またバックグラウンド混入率は約 2 %程
度でその内約 70 %が検出器ホールの壁からのものだとわかった。その他も含め、B2 モジュールを用いて取得した反ニュートリノビームのデータとモンテカルロシミュレーションの比較結果を報告する。
T2K 実験における検出器には他に前置検出器 ND280 があり、振動前のニュートリノフラックス
に関する測定を行っている。ND280 のビーム標的は主にプラスチックシンチレータであるが後置検出器である SK は水標的である。この標的原子核の差異からくる系統誤差は T2K 実験でのニュート
リノ振動解析における系統誤差の中で最大の要因となっている。この誤差を抑制する目的で我々は、
水とプラスチックのニュートリノ反応断面積比を精密測定する新ニュートリノ前置検出器の建設を計画している [2]。新検出器は 2 台の水標的モジュールと 2 台のプラスチック標的モジュールから成り、各モジュール内は 3 次元格子状という特徴的な構造をもったシンチレータ群から構成され、各格子間を水またはプラスチックの標的で満たす。現在はこのうちの水標的モジュール 1 台をプロト
タイプ検出器として建設を進めており、2016 年 4 月よりデータ取得を開始する予定である。これら
新検出器の建設状況についても報告する。
参考文献：
1. 南野彰宏, 大谷将士 et al., 「T2K 実験ニュートリノビームモニター (INGRID)」, 高エネルギーニュース Vol. 29 No. 1 p. 10 (2010)
2. 古賀太一朗, “Research and development of a new neutrino detector for precise measurementof neutrino-nucleus cross sections”, 東京大学修士論文 (2015)

ミューオン・電子転換過程探索実験 DeeMe で使用する MWPCのためのワイヤー間放電試験と HV 制御システムの開発

HV discharge tests of MWPC wires and development of a HV
control system for the MWPC used in the DeeMe experimentsearching for muon-electron conversions
高エネルギー物理学研究室
竹崎 優斗（ 学籍番号
M14SA013 ）ミューオン・電子転換過程探索実験 DeeMe は、J-PARC 物質生命科学実験施設 (MLF) のミュー
オン科学実験施設で計画されており、CLFV 過程である µ-e 転換過程 (µ− + (A, Z) → e− + (A, Z))を探索する実験である。CLFV 過程は、標準理論では禁止されているが 、超対称性大統一理論等の他の多くの理論では、現在の実験上限値である 10−13 の数桁下での存在が期待されている。DeeMe
では、J-PARC の円形加速器 RCS からの高純度な大強度パルス陽子ビームを活用することにより、
2 × 107 s の測定時間で、現在の実験上限値を上回る 10−14 の単一事象感度を実現することを目指している。

DeeMe では 、パルス陽子ビームが標的に入射することにより発生する大量の荷電粒子 (プロン
プトバースト ) の後に、µs オーダーで遅延して出てくる単色の電子を探索する。この要求を叶える
ような検出器として、アノード ワイヤーとポテンシャルワイヤーを小さい領域に交互に配置した、
Micro-cell MWPC が開発された。バースト時にアノード -ポテンシャル間の電圧差を無くし 、ゲインを小さく抑える HV Switching 技術も開発され、バーストの影響を減らすことが可能となっている。
本講演では、DeeMe MWPC に関する下記の二つの項目について、研究・開発成果を報告する。
1. Micro-cell MWPC では、高い動作電圧 (〜1450V) と狭いワイヤーピッチ故の放電現象が多発していた。MWPC の安定運転を目指すためには、ワイヤー間放電現象についての理解が必要である。そのために、数種類のワイヤーピッチのサンプルを作成し 、放電試験を行った。これにより、HV Switching やビームによる影響がない状態であれば 、安定運転するにあたって余裕のある構造であることが判明した。
2. DeeMe では、MWPC に印加する電圧源として、iseg 社製の電源を採用している。iseg 社電源の特徴として、過電流が流れてから Trip までの時間の短さと、PC による詳細なコントロー
ルが可能なことが挙げられる。DeeMe 実験で、iseg 社電源を使用した安定的な電圧制御を行うために、Web ベースの HV 制御システムを Python を用いて作成した。また、iseg 社電源の簡単な性能試験も同時に行った。

参考文献：

1. 青木正治, 「 J-PARC RCS からのパルス陽子ビームを活用したミューオン・電子転換過程探索
実験, 高エネルギーニュース」 Volume 31, Number 3, p. 228-237 (2012)
2. Yohei Nakatsugawa, ”Search for muon to electron conversion at J-PARC MLF : Recent status
on DeeMe” in Proceedings of the 16th International Workshop on Neutrino Factories andFuture Neutrino Beam Facilities, University of Glasgow, United Kingdom, Aug 25-30, 2014

ミューオン・電子転換過程探索実験 DeeMe のためのMWPC 読み出し用 Radeka2 段型アンプの開発

Development of a Radeka Two-Stage Type Amplifier
for the Readout of Multi-Wire Proportional Chambers
at DeeMe, a Muon-Electron Conversion Search Experiment
高エネルギー物理学研究室
手島 菜月（ 学籍番号
M14SA016 ）ミューオン・電子転換過程 (µ− + N → e− + N ，N は原子核) とは，原子核に捕獲されたミューオンが何らかの相互作用を起こし電子に転換する事象である．ミューオン・電子転換過程は荷電レプ
トン・フレーバー非保存過程のひとつで，素粒子の標準理論では禁止されている．この過程が観測されれば，今までの物理モデルでは説明出来ない新物理の存在の証拠となる．DeeMe 実験は，先行実験より 1〜2 桁上の感度でミューオン・電子転換過程を探索する計画である．茨城県東海村にある
J-PARC の物質生命科学実験施設 MLF での実験開始に向けて準備が進められている．
本実験では 3 GeV シンクロトロン RCS からのダブルパルス陽子ビームを標的に照射し，ミューオン・電子転換過程の信号である，運動量 105 MeV/c をもつ単色遅延電子を探索する．検出器には，ガスゲ インを素早くコントロールするための HV switching 機能をもつ MWPC が用いられる．実験に用いられる読み出しアンプには，(1) パルス陽子ビームによって生成される即発荷電粒子による大電流に対する耐性をもつ，(2) 検出器の HV switching により誘導される大電流に耐性をもつ，(3)
即発荷電粒子の長いテールをキャンセルしたあと目的の信号を検出できる，こと等が要求される．
バイポーラ・トランジスターで構成される Radeka2 段型アンプを元にして，本実験用のアンプの回路設計を行った．回路設計において，アンプのゲインを上げ，アンプの 1 段目と 2 段目の間にポール・ゼロ・キャンセレーション回路を挟み，即発荷電粒子の長いテールを打ち消すようにした．アン
プはプリント基板に試作され，加速器を用いたビーム試験で動作が確認されたあと量産された．量産機のゲインとして，約 7 V/pC が得られた．
また，これまでに行われたビーム試験の波形解析と，HV switching 開発についても議論する．

図 1: アンプ 1 チャンネルの回路図．

図 2: アンプ 16 チャンネルの写真．

参考文献：

1. M. Morii, T. Taniguchi and M. Ikeno, “Development of a readout electronics system for the
VENUS vertex chamber”, KEK Internal, 87-14 (1988).

テレスコープアレイ実験の高精度エネルギー決定のための
中央レーザー装置を用いた大気透明度の観測的研究

A observational study of atmospheric transparency
using the Central Laser Facility in the Telescope Array experimentfor high-accuracy energy estimation
宇宙線物理学研究室研究室
和知 慎吾
（学籍番号
M14SA033 ）最高エネルギー宇宙線と呼ばれる 1018 eV 以上のエネルギーを持つ宇宙線は爆発的な天体現象によってつくられる, というのが有力な説だが, 宇宙線が発見されて 100 年以上経った今でもその起源は明らかにされていない. その解明は宇宙線物理学の最も興味深いトピックのひとつである.
最高エネルギー宇宙線のエネルギースペクトルについては, TA 実験と南半球で行われている最高エネルギー宇宙線観測実験である Auger 実験とで (系統誤差の範囲内ではあるけれども) 異なる
結果が得られており, ankle と呼ばれるエネルギースペクトルの折れ曲がりの位置が両者で一致する
ようにエネルギースペクトルをシフトしても, 高エネルギー端に存在する cutoﬀ と呼ばれる構造の形状が一致しない. この問題を解決するには, 検出面積拡張・観測時間増加で統計量を増加すること, さらにはエネルギー測定精度を向上することが要求される.
日米韓露共同の最高エネルギー宇宙線観測実験である TA 実験が米国ユタ州において行われて
おり, 2008 年 3 月より定常運転が続いている. TA 実験は約 700km2 の領域に展開された 507 台の地表検出器 (Surface Detector(SD)) から成る空気シャワーアレイを有し, 常時 97%以上の稼働率で運用されている. また, 3 つのステーション (Black Rock Mesa(BRM), Long Ridge(LR), Middle
Drum(MD)) に合計 38 台の大気蛍光望遠鏡 (Fluorescence Detector(FD)) が設置されており, 月の無い晴れた日の夜間に観測が行われている.

FD は一次宇宙線から生成される空気シャワー粒子が大気分子を励起して発生する大気蛍光を集光し, 光電子増倍管を多数配置したカメラによって撮像する装置である. このような空気シャワーを撮像する観測方法 (大気蛍光法) は, 空気シャワー粒子の縦方向発達の様子を観測することが可能であり, ハドロン相互作用モデルに依存することなく一次宇宙線の粒子種やエネルギーを決定することができる点で, SD アレイによる地表検出法よりも優れている.
TA 実験の場合, FD ステレオ観測によるエネルギー決定の系統誤差は約 20%であるが, 最高エネ
ルギー領域での宇宙線エネルギースペクトルをより強固に確立するために, 系統誤差を約 13%まで向上させることを目標としている. エネルギー決定の系統誤差には, 大気による減衰の効果による
誤差約 11%が含まれている. この誤差を小さくするため, いくつかの装置を用いて大気状態のパラメータが定常的に測定されているが, それら装置のひとつに Central Laser Facility(CLF) と呼ばれるレーザー装置がある. CLF によって垂直真上に射出されたレーザーの側方散乱光を FD で観測し,そのプロファイルを解析することによって雲層の存否や, 地表付近に分布するエアロゾルの量を推定することができる.
本論文では, CLF データを用いた雲層の検出, また, レーザーシミュレーションによる垂直エアロ
ゾル光学的深さ (Vertical Aerosol Optical Depth(VAOD)) の決定の解析方法と結果について述べる.

TALE 実験地表検出器のための新規無線 LAN モジュールを用いた制御・データ収集エレクトロニクスに開発	 (Development of the control and data acquisition electronics with new wireless LAN
module for the surface detectors of the TALE experiment)	
 宇宙線物理学研究室	
  小西翔吾*	 （学籍番号：M14SA011）	
 	
 	
  宇宙線物理学という研究分野で,現在最も興味深いトピックスの一つは”2nd	 knee”である.”2nd	 knee”とは宇宙線のエネルギースペクトルの	
 1017.5	
 eV	
 付
近に見られる折れ曲がり構造である.この”2nd	 knee”という折れ曲がり構造は,
銀河系内起源の宇宙線から銀河系外起源の宇宙線へと移り変わっていることに対応しているのではないかと考えられている.	
 	
  この興味深い”2nd	 knee”エネルギー領域の組成とエネルギースペクトルを精密に測定し,系内宇宙線から系外宇宙線への遷移と宇宙線源の密度と距離の変化を明らかにするために TA	
 Low	
 Energy	 extention(TALE)実験が進んでいる.TALE 実験は TA 実験に隣接して,10 台の大気蛍光望遠鏡(Fluorescence	 Detector,FD)	
 と	
 103	
 台の地表検出器(Surface	 Detector,SD)を設置する.	
 	
  本研究では TALE	
 実験用に選定された新規無線 LAN モジュールに合わせて,SD用エレクトロニクス内の CPU と FPGA のファームウェアを新たに開発し,TALE 実
験用エレクトロニクスを作成した.また,米国ユタ州の TALE サイトにて新規無線
LAN モジュールと新たに必要となったアクセスポイントを用いた長距離通信試
験、さらに開発したエレクトロニクスを用いての空気シャワーアレイとしての運用試験を実施した. その結果,	
 作成した SD エレクトロニクスは空気シャワー
アレイとして使用できることが確認できた.しかし,タワーエレクトロニクスに関しては選別した無線 LAN モジュールを使用することはできないことがわかり,
タワーエレクトロニクスで行っていた作業を PC で行う必要がある．	
 TALE 実験用地表検出器のためのプラスチックシンチレーターと検出器容器の実験とモンテカルロシミュレーションによる性能評価
Experimental and Monte Carlo simulation studies of plastic
scintillators and detector cases for surface detectors of the TALE
experiment
宇宙線物理学研究室
西本 義樹
（学籍番号
M14SA023 ）宇宙線物理学という研究分野で、現在最も興味深いトピックスの一つは”2nd knee” である。2nd
knee とは宇宙線のエネルギースペクトルの 1017.5 eV 付近に見られる折れ曲がり構造である。1016 ∼1017 eV のエネルギー領域では宇宙線の組成はほぼ純粋に鉄であるという結果が報告されているが、一方で 1018.5 eV 付近では純粋に陽子である。銀河系内で陽子が 1018 eV 以上のエネルギーまで加速される可能性は非常に低いと考えられていること、銀河系内起源で最も高いエネルギーを持つ宇宙線は磁場による閉じ込め効果が最も高い鉄だと考えられていることなどから、この 2nd knee という折れ曲がり構造は，宇宙線の起源が銀河系 ⌈ 内 ⌋ から銀河系 ⌈ 外 ⌋ へと移り変わっていることに対応しているのではないかと考えられている。
そこで、この興味深い 2nd knee エネルギー領域の組成とエネルギースペクトルを精密に測定し、宇宙線源の銀河系内から銀河系外への遷移と宇宙線源の密度と距離の変化を明かにするために TA
Low energy Extension (TALE) 実験が進んでいる。TALE 実験は Telescope Array(TA) 実験に隣接
して、10 台の大気蛍光望遠鏡 (Fluorescence Detector, FD) と 103 台の地表検出器 (Surface Detector,SD) を設置する。TALE 実験では、すでに 35 台の SD をすでに設置しており、そのうちの 16 台は地表検出器アレイとして稼働している。それに加えて、残りの 68 台の SD として AGASA(Akeno
Giant Air Shower Array) 実験で使われていた検出器容器とプラスチックシンチレーターを再利用することが検討されている。しかし、AGASA 実験は 2004 年に終了しており、検出器容器、シンチ
レーターは倉庫に保管されているとはいえ、劣化していることが考えられる。
そこで、本研究では TALE 実験で AGASA のシンチレーターを再利用するためにシンチレーターの発光光量を測定し、発光量とその一様性を調べた。また、AGASA の検出器容器内にシンチレー
ターを並べ、そのシンチレーターの発光光量を測定し、粒子の入射位置による光電子増倍管に入る
光量の違いと一様性を調べた。更にシミュレーションを用いて AGASA 検出器の反射率を推定した。
AGASA 実験で使われていたシンチレーター、検出器容器が TALE 実験用地表検出器として、再利用できる可能性を検討した。結果として、シンチレーターの不均一性は平均 1.2 % であり、AGASA
検出器容器内にシンチレーターを並べた不均一性は平均 4.0 % であることが分かった。また、シミュ
レーションを用いた AGASA 検出器容器の反射率の推定により、反射率が 85 % 以上であることが
分かった。

参考文献：

1. TA , http://taws100.icrr.u-tokyo.ac.jp
2. AGASA , http://www-akeno.icrr.u-tokyo.ac.jp/AGASA/index-j.html

BelleⅡ 実験に用いる中央飛跡検出器の性能評価(Performance Evaluation of Central Drift Chamber for Belle Ⅱ Experiment)
宇宙・素粒子実験物理学研究室 岡本一希
（学籍番号：M14SA007）
Belle 実験は、B 中間子における CP 対称性の破れを検証するために、電子陽電子衝突を利用して多数の崩壊モードにおける測定を行った実験である。そしてその実験結果から、CP 対称性の破れを発見するなど、小林・益川理論を実証し、両氏のノーベル賞受賞に貢献するなどの功績を挙げてきた。BelleⅡ 実験は、その Belle 実験で用いられた加速器と測定器をアップグレードし、CP 対称性のより精密な測定や標準模型を超える新しい物理を観測することを目的として現在準備が進められている実験である。中央飛跡検出器(CDC)は、BelleⅡ 実験において荷電粒子の運動量測定、トリガー信号の発信などの役割を持つ、多数のワイヤ
ーで構成されたドリフトチェンバーである。CDC は現在実機試験中であり、これまでも建設と平行していくつかのテストが行われてきた。今回は、その中の実機によるガスリークテストとワイヤー交差チェック、試作機による電子ビームテ
ストについて報告する。
ガスリークテストでは CDC 本体でガス漏れを起こしている場所を調査し、その場所を塞ぐ作業を行った。最終的なガス漏れ量は差圧200mmH2O で 50cc/min とな
り、これを許容範囲とした（Fig.1)。ワイヤー交差チェックでは Forward 側とBackward 側とで導通チェックを行い、異常のあるワイヤーがあるかを調べた。異常のあるワイヤーの位置を確認した後、そのワイヤーを切断し張り直す作業を行い、その後再度チェックを行うことでワイヤーが問題なく張られていることを確認することができた。
電子ビームによるテストは、実機とほぼ同じワイヤー構造を持つテストチェ
ンバーを用いて、SPring-8 の LEPS ビー
ムラインにおいて行った。このテストに
よって得られたデータの中で、今回は位置分解能を主として BelleⅡ の飛跡検出器として必要な性能を満たしているかの解析を行い、結果を報告する。

Fig.1 CDC 内部の圧力低下

2光子反応によるX(3872)粒子の探索(Search for X(3872) using 2-photon collisions)
宇宙素粒子実験物理学研究室

林大樹*（学籍番号：M14SA025）

この研究は、茨城県つくば市にある高エネルギー加速器機構で行われたBelle実験(1999〜
2010年)におけるデータを用いて2光子反応でX(3872)粒子の探索を行った。Belle実験は電子-陽電子を正面衝突させる加速器であり、大量のB中間子やτ粒子、チャーム粒子を生成する。X(3872)粒子はBelle実験で初めてB→X(3872)K崩壊において発見された。X(3872)粒子の崩壊モードはJ/ψπ+π-やJ/ψωなどが見つかっており、ここでは前者の崩壊モードを用いて研究した。
2光子反応は、電子や陽電子が纏う仮想光子の衝突によって生じる反応(e+e-→e+eγγ→e+e-X)であり、終状態の電子(陽電子)を検出するかどうかによって、ノータグ(検出しない),シングルタグ(片方だけ検出),ダブルタグ(両方検出)の3つに分かれる。この研究で使用したのはノータグのデータである。
解析方法はBelleのデータベースにアクセスして解析に必要なデータを取り、basfと呼ばれる解析モジュールを用いて行う。J/ψ粒子の再構成はJ/ψ粒子が電子対もしくはミューオン対に崩壊するモードを使用し、J/ψ粒子は3.1GeV/c2付近の質量にピークを持つため、3.047〜3.147GeV/c2で質量のカットを行った。なお、J/ψ粒子の再構成に使用したレプト
ンのレプトンIDは、電子らしさR(e),ミューオンらしさR(μ)をR(e),R(μ)>0.66としており、K/π識別(パイオンらしさ)は0.8以上としている。
解析手順としてまず、J/ψ粒子の再構成に用いる飛跡は衝突反応から出ていること、精度
よくCDCで測定されていることなどの条件を加える。2光子反応ではビーム軸と垂直な方向に飛び出す粒子が大きな意味を持つので、その運動量にカットをかけることでJ/ψ粒子の再構成に必要な粒子を制限する。次にシングルID ,ダブルIDをしたレプトンIDの評価である。
J/ψのレプトン対崩壊において、レプトン対を両方の識別をした方が良いのか片方だけの方が良いのか調べてみた。その結果、両方を識別した方が片方だけのに比べてバックグラウ
ンドは少なく、J/ψ粒子の再構成の効率の低下もわずかであり、優れていることがわかった。3つ目に、J/ψが電子対に崩壊するモードはバックグラウンドが多いので、γ→e+e-の対生成を抑制するためのフィルターをかける。また、終状態の電子(陽電子)はソフトな光子を出しやすく、これが出るとJ/ψ粒子が崩壊してできた電子(陽電子)のエネルギーが低くな
り、J/ψ粒子の再構成の際にJ/ψ粒子の質量が低く見えてしまうので、それをさけるために
ソフトな光子のエネルギーを電子(陽電子)のエネルギーに加算する。
これらの操作の結果、J/ψπ+π-の不変質量分布を見てみたところ、3872GeV/c2付近にピークは見つからなかった。このことから実光子から少しずれた仮想光子の衝突によるX(3872)粒子の生成の上限を求めた。

カーボンナノチューブ量子ドットにおける SU(4)近藤効果：
軌道縮退を解く外場の影響に関する理論的研究(SU(4) Kondo effect in carbon nanotube quantum dots:
effects of external fields lifting the orbital degeneracy)
電子相関物理学研究室 寺谷 義道（学籍番号：M14SA017）
近藤効果は元来、希薄磁性合金に於いて電気抵抗の温度依存性に極小及び対数的増大が見られる現象として知られていた。現在では、ヘテロ接合等の半導体を用いて作成された量子ドットに於いて盛んに研究されている。量子ドットの軌道が単一である場合の近藤効果は実験で観測され[1]、詳細な理論計算もされている。本研究の対象であるカーボンナノチューブ量子ドットでは、チューブの持つ円筒対称性によって 2 重に縮退した電子軌道があり、スピン自由度と合わせて 4 重に縮退した軌道による SU(4)近藤効果が生じる。特に、非平衡電流・
電流揺らぎの精密測定を通し SU(4)近藤効果を調べる実験が大阪大学理学研究
科小林研究室で進められており、我々はその理論計算と解析を行っている。特にナノチューブに磁場を印加した場合、内部自由度の対称性が低くなり、低エ
ネルギーの Fermi 液体状態を特徴づけるパラメータが特徴的な変化を示す。本研
究ではこれらのパラメータを数値繰り込み群(NRG)を用いて計算し、実験との比較を行った。計算結果からナノチューブ量子ドットの電気伝導度 G はナノチューブ内の電子状態による影響を受けることが分かった。本発表では電気伝導度の計算結果に加えて, ドット内電子数及び近藤効果の特徴的エネルギースケー
ルを決定するくりこみ定数の計算結果を示し、その物理的意味を説明する。

Fig.１ 一体準位の磁場依存性

Fig.２ 磁場をかけた場合の電気伝導度のゲート電圧依存性

Fig.1 は 一体準位が Fig.2 の様に磁場をかけても 2 重縮退が残るとして計算した G の計算結果である。この結果は実験結果とよく合う。
参考文献：
1. W. G. van der Wiel, et al. Science 289 2105 (2000)
2. M. Ferrier, et al. Nat. Phys. , online (2015)

Josephson 接合に埋め込まれた量子不純物のスペクトル関数：
数値繰り込み群による研究(Numerical renormalization group approach to spectral function of a quantum impurity
embedded in a Josephson junction)
電子相関物理学研究室 小池章高
（学籍番号：M14SA010）
金属中の磁性不純物のように母体の伝導電子との散乱過程でスピン反転や局所電子数の変化を伴う非弾性散乱を起こす不純物は、量子不純物とよばれ近藤模型や Anderson 模型で記述される。超伝導体中の量子不純物では、超伝導ギャ
ップΔSC のため、不純物スピンと伝導電子スピンが singlet 対をつくる近藤遮蔽が抑制される。常伝導金属における近藤温度を TK とすると、TK>>ΔSC の場合には非磁性 singlet 状態、TK<<ΔSC の場合は磁性 doublet 状態が基底状態になる。
量子不純物が２つ超伝導体の間にはさまれた Josephson 接合系では、超伝導ギャップ間の位相差φが、磁性相と非磁性相の間の競合に変化をあたえる。位相差φが 0 の場合に関してはこれまでにも多くの研究がある。しかし、この系は電子間相互作用 U や超伝導体と不純物間のトンネル結合の大きさΓ等の多くのパラメータを持つため、その全貌はまだ解明されてはいない。特に位相差φが有限な場合に関しては精密かつ詳細な検討がされていない。本研究では、Josephson 接合中の量子不純物のスペクトル関数を数値くりこみ群(NRG)を用いて調べている。下図にスペクトル関数のφ=0 とπの場合の計算例を示す。右側の拡大図ではδ関数がギャップ内に現れた Andreev 束縛状態である。位相差φを 0 からπへの変化の途中で基底状態は singlet から doublet へ転移している。
この相転移に伴い、ギャップ近傍のスペクトルおよび内部の束縛状態の位置が変化している。講演では位相差φが中間的な値の場合を含めた結果を報告する。

図 Anderson 不純物のスペクトル関数．ΔSC=0.001D, U=7.5Γ，φ= 0 とπの場合．右図はギャップ内の拡大図. δ関数は Andreev 束縛状態.

超伝導および常伝導リードに接続された3 角形 3 重量子ドットにおける電子間斥力と近接効果の競合による量子相転移

Quantum phase transition in triangular triple quantum dots
connected to normal and superconducting leads
電子相関物理学研究室 中田 幸宏（学籍番号M14SA020 ）3 角形に配列された 3 重量子ドットは, GaAs/AlGaAs ヘテロ構造や自己形成 InAs 微細構造などで実現されている系である. クーロン相互作用 U が強い極限では, ドット内の電子の量子準位 ϵd をゲート電圧によって変化させることにより, スピンと軌道の縮退によるSU(4) 近藤効果や長岡の強磁性機構による高スピン状態 S = 1 などが引き起こされる, 興味深い系である. さらに, リード線をつなぐことによって多様な低エネルギー状態が実現し,その変化が電気伝導などを通して観測されうる [1,2].
本研究では, 図 1 のように, 3 角形 3 重量子ドット系に 2 本の超伝導リード (超伝導ギャップ ∆L/R ) および常伝導リードを接続した系の, 低温の物性を決定する低エネルギー状態の性質を, 数値くりこみ群 (NRG) を用いて調べている. 粒子数 3 の SU(4) 近藤状態と, 粒子数4 の長岡高スピン S = 1 は, リードとの接続によりドットの C3v 対称性が破れることで, 多彩な量子相転移を示す. 例えば常伝導リードの場合, 伝導電子がトンネル効果による混成 ΓN
でドット内の電子スピンを遮蔽 (近藤効果) しようとし, 完全遮蔽相 S = 0 と不完全遮蔽相
S = 1/2 の間の相転移が起こる. また, 超伝導リードを接続した場合は, 超伝導効果がドッ
トに浸みこみ, 大きさ ΓS のギャップが生じる (近接効果) ことで, SU(4) 近藤状態の軌道縮退が解けるほか, 底辺のドット (L,R 側) に局所クーパー対が形成されうる. 図 2 はいくつかの ΓS の値に対する基底状態の相図である. 熱力学量の温度依存性などは発表で報告する.

図 1: 3 角形 3 重量子ドット. 実線はドット (●) 間のホッピング, 点線は各ドットと超伝導リード (L,R) および常伝導リード (N) との混成強度である.

図 2: 基底状態の相図. 縦軸 ΓN /t は常伝導リードとの結合. 横軸 ϵd /U の減少に伴いドットの電子数が増加する. 相の外側が完全遮蔽
相 S = 0, 内側が不完全遮蔽相 S = 1/2.

参考文献：
1. T.Numata, Y.Nishikawa, A.Oguri, and A.C.Hewson, Phys. Rev. B 80, 155330 (2009)
2. A.Oguri, I.Sato, M.Shimamoto, and Y.Tanaka, J. Phys: Conf. Ser. 592, 012143 (2015)

超流動 3He-B に接するエアロジェル界面での奇周波数クーパー対の検出(Detection of Odd-frequency Cooper Pairs
at Aerogel Interface contacting with Superfluid 3He-B)
超低温物理学研究室 相原安裕
（学籍番号：M14SA001）
液体 3He は低温状態において不純物を含まない純粋なバルク液体であり、2.5mK 以下の温度域ではスピン三重項 p 波のクーパー対を組むことによって超流動転移することが知られている。これに対し高い空孔率を持つエアロジェルを用いると、エアロジェルを不純物として含む液体 3He を作ることができる。このエアロジェル中ではクーパー対の形成が抑制されることによって液体 3He の超流動性が抑制されることが分かっている。この性質を利用することにより、超流動 3He と不純物中常流動 3He の接する界面を作り出すことが可能となる。最近
ではこの界面近傍における奇周波数スピン三重項 s 波のクーパー対の出現や[1]、それに伴う帯磁率の増加[2,3]が理論的に予測されている。
本研究室では過去に cw-NMR 法を用いて様々な圧力下において界面における液体 3He の帯磁率の測定を行った[4]。このとき、強磁性的な振る舞いを示す表面
固体 3He の形成を防ぐために 2.5 層の 4He をエアロジェルにコートしていた。帯磁率の増大は 22,24bar の高圧･低温下のみで観測されたが、7,11bar の低圧下ではそのような帯磁率の増大は観測されなかった。観測された帯磁率の増大が奇周波数クーパー対の出現によるものなのか、高圧に起因する表面固体 3He の形成によるものなのかを明らかにするために、エアロジェルに前回よりも多く(3.0層)の 4He をコートした。しかしながら、サンプルセルに試料である 3He を導入する際にトラブルが発生してしまい、界面における帯磁率の測定は行うことができなかった。
*e-mail: aihara@sci.osaka-cu.ac.jp
参考文献：
1. S.Higashitani, JLTP 155,83(2009)
2. Y.Nagato, J. Phys. Soc. Jpn. 78, 123603(2009)
3. S.Higashitani, Phys. Rev. Lett. 110, 175301 (2013)
4. A. Fukui et al., JLTP 171, 245 (2012)

振動ワイヤーによる超流動 4He 量子乱流の生成機構(Generation mechanism of quantum turbulence induced by vibrating wirein superfluid 4He)
超低温物理学研究室 千葉祐弥
（学籍番号：M14SA015）
超流動 4He 中の振動子はある速度以上で量子乱流を生成し、渦環を放出する[1]。我々は量子乱流の生成から渦環の放出までの時間を測定することで、量子乱流の生成機構を解明することを目的として研究を行っている。
振動子には振動ワイヤーを用いており、本研究では乱流生成ワイヤーの振動方向と、振動に対し垂直下方向に検出ワイヤーを設置し、2 方向への渦環放出の検出時間を測定する。
検出時間を繰り返し測定し時間に対する検出確率の分布を調べたところ、乱流生成エネル
ギーが低い場合は指数分布し、渦環放出はランダムに起きていることを示している。一方
乱流生成エネルギーが高い場合は、時間が早い領域では検出頻度が低く、時間が遅い領域
では検出頻度が高くなった。このことは、渦の生成量が多いと渦同士の結合が頻繁に起こり、渦タングルが形成し、成長するため渦環放出が抑制され、また渦タングル形成が定常低い検出頻度が継続する時間を定常的な乱流が生成する時間とし、乱流生成エネル
ギーに対する生成時間を図 1 に示す。2 方向で差があることから、振動ワイヤーが形成する量子乱流の発達の仕方は、空間的に一様ではないと考えられる。また垂直方向に関して、定常的な乱流の生成時間はエネ
ルギーの-4/3 乗に従うことが分かった。図に示した 1.2K 以外の温度においてもこのべき乗則がおおよそ成立し、生成時間に関する量子乱流の統計則を見出した可能性がある。
e-mail:chiba@sci.osaka-cu.ac.jp
参考文献：
1. R.Goto, et al. Phys. Rev. Lett 100 (2008) 045301

定常乱流の生成時間 t [s]になると再び渦環の放出が増加する為だと考えられる。
100

1.2K
10

1

0.1

4

𝑡 ∝ (エネルギー)−3
0.01
10

100

1000

104

105

乱流生成エネルギー [pW]
図 1 定常的な乱流生成時間の乱流生成
エネルギー依存性●：垂直方向, ■：振動方向

電子スピン共鳴により誘起される有機半導体の磁気キャパシタンス効果(Magnetocapacitance effects in organic semiconductors
induced by electron spin resonance)
光物性物理学研究室 中嶋敬幸*（学籍番号：M14SA019）
近年、電子スピンをエレトロニクスに活用する研究が盛んに行われており、有機半導体でも異常な磁気抵抗効果が観測されている。関連して、有機物における電気容量の磁場効
果が、情報記憶やセンシングデバイスへの応用の期待も含め、注目を集めている[1]。一般に、それらの磁場効果では、トラップやキャリアペアの関与が示唆されてきたが、トラップによる効果を実証した例はなく、その機構も明らかではない。本研究では、トラップの導入を意図して、空気処理をあえて施した高分子有機半導体素子を用いることで、磁気キャパシタンス効果を発現する新しい系の構築を目指した。特に、電子スピン共鳴(ESR)によるスピン操作に伴う電気容量変化の実証とその機構の解明を行った。
はじめに、用いた素子の電気容量は、非光照射下ではほとんど磁場効果を示さなかったが、光照射によりその効果が発現することを明らかにした。次に、ESR 条件下では、共鳴磁場近傍において、従来の報告例を遥かに超える電気容量変化の観測に成功し、スピン操作
により電気容量、つまり誘電率が変化することを実証した。続いて、トラップキャリアがESR の電気容量変化に関与することを示すために、光電流と電気容量変化を与える変位電流の関係を調べた。その結果、光電流はキャリアトラップ効果により光照射時間とともに顕著に減少したが、変位電流はそれに対応して増加した。これにより、ESR の電気容量変化がトラップキャリアの形成によって引き起こされていることがわかった。
以上の結果より、磁気キャパシタンス効果の発現機構は以下にまとめられる。まず、空気処理によりデバイス内にトラップサイトが形成される。そこに光キャリアがトラップされることで、キャリアペア状態を生成する。その状況で ESR を起こすと、スピン遷移に応じて、ペアが生成もしくは解離する。この過程でデバイス内部にとどまるキャリア数が変化するため、それが誘電率の変化として現れると結論付けた。
*e-mail: tnaka@sci.osaka-cu.ac.jp
参考文献：
1. L. He, et al., Adv. Mater. 2014, 26, 3956

カロテノイド-クロロフィル
人工光合成アンテナの励起ダイナミクス(Excited state dynamics in carotenoid-chlorophyll artificial light-harvesting
antennas)
生体・構造物性物理学研究室 西口智也(M14SA022)
光合成アンテナに結合しているカロテノイドは、クロロフィルが吸収できな
い波長域の光を吸収し、それを近接するクロロフィルへ一重項間励起エネルギ
ー伝達する。光合成アンテナの中でも効率的なエネルギー伝達を実現するもの
は、
カロテノイド S2 準位を介したエネルギー伝達だけでは 30~50%程度であるた
め、S1 準位を介したエネルギー伝達経路をうまく利用している[1]。このことか
ら効率的な光合成アンテナを実現するためには、S1 準位を介したエネルギー伝
達を取り入れることが重要となる。
このような光合成初期過程における機能を解明し、その模倣に向けて、近年
人工光合成アンテナの研究がなされている。研究例としては、カロテノイドとポルフィリン類縁体の化学合成した研究[2]、光捕集アンテナタンパク質へカロ
テノイドを再会合した研究[3]や、脂質へカロテノイドとクロロフィルを内包した研究[4]などが報告されている。
本研究は、カロテノイドであるクロセチン(Cro)をクロロフィル a(Chl a)含有の陽イオンミセルの表面もしくは内部に固定したミセル溶液を調製し[5]、Croから Chl a への一重項間励起エネルギー伝達をフェムト秒時間分解吸収分光法で評価した。この速度論的に評価した励起エネルギー伝達効率は、蛍光強度で評価する蛍光励起測定の結果と良い一致を示した。そして、共役結合鎖長が短い Cro を選択したことで、Cro の分子構造は極めて C2h 対称に近いが、本実験系
では S1 準位からの高効率な一重項間励起エネルギー伝達を行うアンテナ系を構
築できた。
参考文献
[1] Rondonuwu S F, Yokoyama K, Fujii R, et al. Chemical Physics Letters 2004 314-322[2] Berera R, Van Stokkum M H, Kodis G, et al. J. Phys. Chem. B 2007 111 6868-6877[3] Nakagawa K, Suzuki S, Fujii R, et al. J. Phys. Chem. B 2008 112 9467-9475[4] Zhangfei H, Kispert D L, Metzger M R, et al. J. Phys. Chem. B 2000 104 6302-6307[5] Amao Y, Maki Y, Fuchino Y. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 16811-16815.

光合成初期過程の解明に向けたコヒーレント振動の溶媒効果と超解像顕微鏡（ Coherent oscillations depending on a solvent and super-resolution
microscopy for elucidating initial processes in photosynthesis）
生体・構造物性物理学研究室

船越良平(学籍番号：M14SA026)
紅色光合成細菌における光合成膜は、5～10nm 間隔で規則的に配列された周辺アンテナ(LH2)、コアアンテナ(LH1)、及び光反応中心(RC)で構成される。
そして光合成膜中では、周辺アンテナで捕集された太陽光の励起エネルギーが、複数の周辺アンテナを経由し最終的に光反応中心に高効率で伝達される。
アンテナ中で光補助捕集機能を担うカロテノイドは、クロロフィルへエネル
ギー伝達する。その移動効率は、電子及び振動の緩和速度とエネルギー移動速度の比に大きく依存する。そのため、振動緩和の効率を決める要因が明らかに出来れば、エネルギーの移動もコントロールすることが可能になると期待されてきた。そうした中で、吸収分光測定とラマン分光測定により求めた LH2 近傍
でのスフェロイデンの分極率が異なることが報告されただけでなく、その原因が溶媒の粘性による影響と示唆された[1]。
また、光合成初期過程には空間分解能よりも狭い空間に多数の分子が存在し、その分子間の相互作用を直接観測することは、通常の顕微鏡では不可能とされてきた。しかし、1994 年には空間分解能を超える蛍光観測ができる Stimulated
Emission Depletion(STED)法が発表された[2]。したがって、この顕微鏡を用いると実空間上で光合成初期過程を直接観測できることが期待できる。
そこで本研究は、光合成初期過程を解明するために２つの方法に挑んだ。ひ
とつは、実時間超高速分光によりスフェロイデンのコヒーレント振動の粘性依存性を確認である。ふたつ目は、光合成初期過程の可視化が期待される STED
顕微鏡の構築と評価である。そして、コヒーレント振動の粘性依存性が小さい
ことを確認し、STED 顕微鏡を構築し、200nm 程度の分解能を得ることができた。
参考文献[1] N. Tonouchi et al.Photosyuth Res. 124, 77-86(2015)[2] S.W. Hell and J.Wichmann, Opt. Lett. 19, 780-782(1994)

ラビ結合した擬一次元 2 成分 Bose-Einstein 凝縮体の対向超流動のエネルギー安定性(Stability of Rabi-coupled Countersuperflow
in Binary Bose-Einstein Condensates in Quasi-One-dimension)
素励起物理学研究室 臼井彩香*（学籍番号：M14SA004）
本発表では、希薄原子気体の 2 成分ボース・アインシュタイン凝縮体にラビ結合を加えたときに準安定状態として存在するソリトンについて述べる。希薄原子気体のボース・アインシュタイン凝縮体(BEC)はソリトンを研究するのに、実験的にも理論的にも有効な系として知られている。このシステムではソリトンを容易に観測できるだけでなく、例えば、トラップポテンシャルを操作することで BEC の形状を変えて次元を変化させたり、Feshbach 共鳴により粒子間の相互作用を調整したり[1]、ラビ結合[2]やSpin-orbit 結合と呼ばれるような新たな相互作用を加えることができる。
理論面では、
希薄原子気体 BEC は巨視的波動関数で記述することができ、それは Gross-Pitaevskii
方程式によく従うため、この方程式を用いれば、システムを解析することが容易にできる。
本研究により、2 種類の BEC で構成された 2 成分 BEC にラビ結合を加えるとソリトンが準安定化することがわかった[3]。本発表では、ソリトンの形状（Fig.1）やエネルギ
ー安定性について述べる。
成
分
間
の
相
対
速
度

全
密
度

Fig.1 ソリトンの空間分布．
参考文献：
1. S. Inouye, M. R. Andrews, J. Stenger, H.-J. Miesner, D. M. Stamper-Kurn, and W. Ketterle,
Nature 392 (1998) 151.
2. D. S. Hall, M. R. Matthews, C. E. Wieman, and E. A. Cornell, Phys. Rev. Lett. 81 (1998)
1543.
3. A. Usui, and H. Takeuchi, Phys. Rev. A 91 (2015) 063635

超流動4Heにおける非一様量子乱流の理論的および数値的研究(Theoretical and Numerical Study of Inhomogeneous Quantum Turbulence inSuperfluid 4He)
素励起物理学研究室

湯井悟志*（学籍番号：M14SA031）
本発表では、超流動4 Heの非一様量子乱流の研究について述べる。超流動とは非粘性の流れである。超流動4Heは、非粘性の超流体と粘性をもつ常流体の混合流体である。超流体中の渦は、速度循環が離散化された量子渦である。量子乱流とは超流体の乱流のことであり、量子渦が複雑に絡みあったタングル状態である。常流体と超流体の対向流は熱対向流と呼ばれ、対向流速が臨界値を超えると量子乱流が現れる。熱対向流の量子乱流はよく研究されてきたが、ほとんどの研究は量子乱流が空間的に一様であると仮定してきた[1]。しかし、近年の可視化実験が熱対向流の非一様性を観測した[2]。そこで、我々は渦糸モデルの数値計算を用いて非一様量子乱流を研究した。その結果、量子渦タングルの非一様構造や超流動速度場の統計則に、古典乱流との類似を見出した。
第1の研究では、非一様熱対向流を調べた[3]。我々は、実験[2]が観測した空間的に非一様な常流動速度場を数値計算に適用した。結果として、図1のように管壁付近に量子渦が集まる構造を見出した。古典乱流では、固体壁付近に渦度が集中する境界層という構造が知られている。この類似に着目して、我々はこれを超流動境界層と呼ぶことにした。

図 1 ：流れ方向から見た量子渦タングル。

第2の研究では、壁面量子乱流の平均超流動速度場に注目した[4]。古典的境界層において、平均速度場が対数的に分布する領域が現れることが知られている。これは、対数型速度分布則と呼ばれる。我々は、超流動境界層において平均超流動速度場が対数的に変化する領域を見出した。これは、量子乱流と古典
乱流の興味深い類似である。
*e-mail: yui@sci.osaka-cu.ac.jp
参考文献：
1. H. Adachi, S. Fujiyama, and M. Tsubota, Phys. Rev. B 81, 104511 (2010).
2. A. Marakov et al., Phys. Rev. B 91, 094503 (2015).
3. S. Yui and M. Tsubota, Phys. Rev. B 91, 184504 (2015).
4. S. Yui, K. Fujimoto, and M. Tsubota, Phys. Rev. B 92, 224513 (2015).

重力場中のイオン音波ソリトン(Soliton-like waves of ion acoustic wave in the gravitational field)
宇宙物理・重力研究室 寺前柊斗*（学籍番号：M14SA018）
宇宙で発生する高エネルギー現象の 1 つに、数秒から数百秒の間ガンマ線が観測されるガンマ線バーストという現象がある。総エネルギーが 10^53erg とみられている
この現象を引き起こす理論モデルはいくつか考案されているが、超新星爆発や中性子星の連星系からエネルギーを取り出して荷電粒子を光速近くまで加速し、形成されたジェットからガンマ線が放射されていると思われている。しかし、エネルギー源となる天体や相対論的な速さにまで到達するジェットの形成機構は未だ完全に明らかにはなっていない。
一方で、ガンマ線バーストの有力な候補天体の 1 つであるブラックホールの周りでは、
高温のプラズマがディスク状に広がって回転していると考えられており、重力のエネ
ルギーを摩擦を通して熱エネルギーに変換し熱放射として電磁波を放つというエネル
ギー変換装置のような様相を呈している。[1]
本研究では、将来的に高エネルギーのガンマ線を生成する機構を提案することを目指し、プラズマ中を伝わるエネルギー流に構成粒子や周囲の天体が作る重力場が与える影響を考察する。ここでのエネルギー流は非線形の「ソリトン」なる波として伝わる。この非線形の孤立波は、粒子のような性質を有し、他のソリトンと衝突しても形を変えず伝わり続ける安定性を備えている。[2,3]この安定に伝播する性質に着目し、その性質を調べながら重力との関わりをみたい。
*e-mail: teramae@sci.osaka-cu.ac.jp
参考文献：
1.佐藤文隆,宇宙物理,岩波出版(2001).
2.坂下志郎,池内了,宇宙流体力学,培風館(1996).
3.渡辺慎介,ソリトン物理入門,培風館(1985).
4.和達三樹,非線形波動,岩波書店(2000).

ハロー核 11Be の弾性散乱におけるSudden 近似と断熱 Recoil 近似の比較

Comparison between Sudden approximation and adiabatic Recoil
approximation in elastic scattering of Halo nucleus 11Be
原子核理論研究室
尾田 達哉
（学籍番号
M14SA008 ）不安定核の１つである 11 Be は中性子過剰核で、11 Be の核内で 10 Be と中性子 (n) が非常に弱く束縛
し、中性子が空間的に広がったハロー構造を持っていると考えられている [1]。
この 11 Be を入射核とした 11 Be + 12 C 弾性散乱において、11 Be が 10 Be と n に分解する反応過程を考慮して微分断面積を求めるうえで、11 Be と標的核の散乱を 10 Be と中性子と標的核の三体系の反応として扱う。本研究では、この 3 体系のシュレディンガー方程式を近似的に解くために提唱されている 2 つの近似法の比較検討を行った。
第 1 の近似法は「断熱 recoil 近似」とよばれ、以下の 2 つの仮定が成立すれば、3 体系のシュレディンガー方程式を厳密に解くことができる [2]。

(1)11 Be 中の中性子と標的核 (12 C) との相互作用は 11 Be 中の芯核 (10 Be) と 12 C の相互作用に比べて十分小さく、無視できる。
11(2) Be 中の 10 Be − n 間の相対運動は、11 Be と 12 C の相対運動に比べ遅く、断熱的である。
もう一つの近似手法は「Sudden 近似 [3]」と呼ばれ、複合入射核の散乱振幅を入射核を構成する
各クラスターと標的核との個別の散乱振幅の重ね合わせで表すもので、こちらも断熱近似の一種である。
本研究では、3 体反応に対するこれらの異なる近似手法を理論的に比較し、それぞれの利点と欠点について定性的に論ずるとともに、具体的に 11 Be + 12 C 散乱に適用した場合の定量的比較を行う。

参考文献：

1. J. S. Al-Khalili, J. A. Tostevin, and J. M. Brooke, Phys.Rev. C 55 (1997) R1018
2. R.C.Johnson, J.S.Al-Khalili, and J.A.Tostevin, Phys Rev Lett 79 (15) 2771.
3. Y.Sakuragi, M.Tanifuji,Nucl Phys. A560 (1993) 945