J - PA RC NEW S

第２０２号

Japan Proton Accelerator Research Complex 大 強 度 陽 子 加 速 器 施 設
Ｊ-ＰＡＲＣホームページ

http://j-parc.jp

２０２２年（令和 ４ 年）２月２５日発行

発行元：日 本 原 子 力 研 究 開 発 機 構 ( JAEA )Ｊ−ＰＡＲＣ セ ン ター
高エネルギー加速器研究機構 ( K E K )〒３１９ -１１９５ 茨 城 県 東 海 村 大 字白方２ -４ TE L : ０２９ -２８４ -４５７８

１．J-PARC プレス勉強会を開催（2 月 8 日）
「超低速ミュオンの夢が花開くとき〜二刀流をめざすミュオン新ビームライン始動〜」
今年 1 月に、素粒子の標準理論を超える物理の探索や、生きた細胞まるごと1 個の機能を観察するための二刀流の新兵器「超低速ミュオン」を応用する新ビームラインが物質・生命科学実験施設（MLF）に完成しました。その超低速ミュオンを利用して繰り広げられるサイエンスと技術について、プレス向けに解説し、質疑応答を行う場を設けました。メディアからは
14 社 18 名の方々がオンラインで参加されました。
ミュオンは電子の約200倍の質量を持つ素粒子で、ピラミッドや火山、文化財などの内部を非破壊で観察することができます。
KEK では加速器技術を駆使し、光速に近いミュオンを 1 万分の１にまで減速した超低速ミュオンの開発を進めてきました。超低速ミュオンの向きや速度を揃えて光速の 80％まで再加速 することに より、新し い 物 理 法 則 の 兆 候 を 探 る
g-2/EDM 実験やミュオニウム精密分光実験、電子顕微鏡より内部を調べられるミュオン顕微鏡による観察ができるようになります。今回 MLF に S2 エリア、H1 エリアが新たに稼働したことで、超低速ミュオンを多角的に利用した研究が本格的に始動しました。
詳しくは J-PARC ホームページをご覧ください。
https://j-parc.jp/c/press-release/2022/02/01000796.html

左から、山崎高幸氏、河村成肇氏、三部勉氏、下村浩一郎氏、永谷幸則氏。
窓から実験ホールが見える、MLF の第一会議室から配信された。

２．プレス発表（１）ヒドリド超イオン導電体の発見（1 月 14 日）

Ba/VBadisorder

Heq /VHdisorder
order

Hap /Oapのイオン導電現象を、電気化学デバイスに応用することができれば、蓄電においては高エネルギー密度化が、発電や物質変換においては高い反応性をもたらすことが期待できます。分子科学研究所の小林玄器准教授らは、J-PARC の中性子回折装LiH� 面置「SPICA」と「NOVA」で実施した測定などから、超イオ- 拡散層 )(Hン 導 電 体 BLHO に お い て、H - の イ オ ン の 導 電 率 が1,000 倍程度上昇する結晶構造の変化（相転移挙動）を相転移に伴う明らかにしました。H - 導電体の研究の電気化学デバイ 配列の変化
ス開発への新たな展開が期待されます。
詳しくは J-PARC ホームページをご覧ください。
https://j-parc.jp/c/press-release/2022/01/14000784.html

超イオン導電相常圧相負の電荷をもつ水素イオン“ヒドリド（H - ）”が電荷輸送を担う超イオン導電体を初めて創出しました。固体内を水素が拡散するイオン導電体は、燃料電池を始めとした水素エネルギーデバイスに利用されています。一般的には正電荷のプロトン（H + ）が電荷輸送を担うことが知られています。一方で、一価、適度なイオン半径、大きな分極率といった高速イオン導電に適した特徴を有する H -Ba1.75LiH2.7O0.9（ β -BLHO）

b（ γ -BLHO）

ba

Heq/VH 規則化
Hap/Oap 規則化
Ba/VBa 規則化（ T < 300ºC）

disorder（ δ -BLHO）

aaHeq/VH
Hap/Oap
Ba/VBa

不規則化
規則化
不規則化

（300 ≤ T < 350ºC）a

Heq/VH
Hap/Oap
Ba/VBa

不規則化
不規則化
不規則化

（350ºC ≤ T ）超イオン導電体 BLHO（Ba1.75LiH2.7O0.9）の結晶構造と相転移挙動。

（２）次世代太陽電池材料が高効率性を発揮するメカニズムを解明−ミュオンによる観測・評価法を活用、より高効率で低コストの材料開発へ期待−（1月21日）
持続可能・再生可能なエネルギー源として注目が集まる太陽電池の次世代材料として有望視される有機無機ハイブリッ
ドペロブスカイト系化合物は、ペロブスカイト格子の中に低対称な形状の有機分子を閉じ込めた構造を有します。太陽光から電気を生み出す効率が高く、その理由は、結晶中で電気エネルギーを運ぶ電荷キャリアが長寿命であることと考えられていますが、メカニズムは分かっていませんでした。
J-PARC センターの幸田氏、門野氏（KEK）
らは、その典型物質であるヨウ化鉛メチルアンモニウムについて、J-PARC の汎用µSR 実験装置「ARTEMIS」を用いてミュオンスピン回転（µSR）法による測定を行い、有機分子の回転運動とキャリア寿命との関係を調べました。ミュオンは、生成時にはスピン（磁石の性質）の向きがそろっていますが、有機分子中の原子核由来の磁場の変化を感じてその向きがバラバラになっていきます（緩和という）。温度が上がると有機分子は熱励起により回転運動が速くなり、磁場の変化が平均化され、ミュオンスピンは緩和できなくなります。測定の結果から、温度が低く、有機分子の回転速度が、ミュオンスピンが緩和できる程度の適度な速さのときには、電気双極子を持つ有機分子は電荷キャリアに追随して動き、電荷キャリアが正孔と再結合して消滅するのを遮蔽するので、その結果、キャリア寿命が延びるというメカニズムが示されました。本成果が、より高効率で安価な太陽電池材料の開発につながると期待されます。
詳しくはJ-PARCホームページをご覧ください。https://j-parc.jp/c/press-release/2022/01/21000787.html

３．加速器運転計画
3 月の運 転計画は、次のとおりです。
なお、機器の調整状況により変更になる場合があります。

４．お知らせ日3月6132027ヨウ化鉛メチルアンモニウムの結晶構造。

月火水木金土7142128181522292916233031017243141118255121926

RUN＃89：1/ 11 〜 7/6保守
物質・生命科学実験施設（MLF）
調整・利用運転（ 半日運転）（１）「第 16 回東海フォーラム」2 月 28 日〜動画公開
核燃料サイクル工学研究所ホームページからご覧ください。https://www.jaea.go.jp/04/ztokai/forum/index.html（２）「 文部科学省 情報ひろば」にて企画展示「素粒子は語る 〜第 2 世代粒子で解明する素粒子・原子核のナゾ〜」を開催（ 2 月 16 日〜 3 月 22 日 、東京・霞が関）
詳しくは J-PARC ホームページからご覧ください。https://j-parc.jp/c/topics/2022/02/16000832.html（３）第 2 回 J-PARC オンライン講演会「素粒子クォークが作り上げた宇宙の多彩な物質（ 3 月 25 日午後 1 時 30 分〜 3 時、YouTube ライブ配信予定）−その解明に挑む J-PARC−」
詳しくは J-PARC ホームページをご覧ください。https://j-parc.jp/（1月28日）５．J-PARC ハローサイエンス「続・ニュートリノをたくさん作って調べる」
講師は素粒子原子核ディビジョンの中平武氏で、オンラインのみの開催になりました。J-PARC では 30GeV まで加速された 3×10 14 もの陽子を黒鉛の標的に当て、π中間子を発生させます。π中間子はミュオンとµ ニュートリノに崩壊し、発生した µ ニュートリノは 300km 離れたスーパーカミオカンデに向けて地中を進みます。その間にニュートリノ振動により、一部の µ ニュートリノが電子ニュートリノに変化するのですが、その変化の確率がニュートリノの場合と反ニュートリノの場合で異なります。これが CP 対称性の破れになります。
さらに J-PARC では MRとニュートリノの出力を増強し、前置検出器も改良中です。
T2K 実験は 2026 年度までに電子ニュートリノと反電子ニュートリノの出現を約 200 事象程度検出することを目指しています。その後、建設中のハイパーカミオカンデを用いた新しい実験では、2027 年度から 10 年間にこの事象をそれぞれ約 3,000 程度観測することを計画しています。

６．
「 J-PARCさんぽ道」⑳ −ニュートリノ電磁ホーンの交換−
ニュートリノ施設の出力増強に伴う改良の一環として、ターゲットステーションに設置されている電磁ホーンを交換することになりました。電磁ホーンはπ中間子を収束させるもので、楽器のホルンに似た形からこの呼び名がつきました。
まず 30トン以上にもなる遮蔽体をクレーンで吊り上げます。ターゲットステーションには設置された 40 台ものカメラが一斉に作動し、操作室のモニターに映し出されます。狭い操作室では常に 5 人以上の担当者がいますが、実際のクレーン操作はひとりで行い、ほかの作業員はそれぞれ持ち場の現状をモニターで確認します。ガイドセルからの取出し、設置時は毎秒 5ｍｍの超低速で慎重にクレーンを動かします。モニターを最大限に拡大してやっと分かるくらいの動きを続けて数十分、クレーンで吊るされた支持モジュールの下に、第一電磁ホーンが顔を出しました。
電磁ホーンは数多くある J-PARC の機器の中でも最も優雅と言われています。設置されてから既に 8 年、大量のπ中間子を収束させ、自らは放射化もしている電磁ホーンですが、天井の水銀灯を瑞々しく反射させ、滑らかで張りのある姿を現しています。
新しい第一電磁ホーンは既にターゲットステーションに置かれており、まもなく設置される予定です。メインリングの出力増強とそれに耐える電磁ホーンの交換等により、スーパーカミオカンデまで到達できるニュートリノの数は、今までの2 〜 3倍に増加することが期待されます。

講師の中平氏ターゲットステーション操作室からのクレーン運転

顔を覗かせた第一電磁ホーン（モニター画面より）