会場 A
領域 3, 4, 5

A-1

マイクロメートルスケールのらせん軸長を有するキラル磁性体 CrNb3 S6 単結晶試料における磁化過程のサイズ効果
九工大院工 A , 広大キラル国際研究拠点 B , 東大総合文化 C , 東邦大理 D , 岡山大異分野基礎研 E , 広大院
理F

大隈理央A , 若山登 A , 田中将嗣 A , 美藤正樹 A,B , 篠嵜美沙子 C , 加藤雄介 B,C , 大江純一郎 D , 高阪勇輔 B,E , 秋光純 E , 井上克也 B,F

キラル磁性体 CrNb3 S6 は、強磁性交換相互作用とジャロシ[2] K. Tsuruta et al., J. Phys. Soc. Jpn. 85, 013707 (2016).

ンスキー・守谷相互作用との競合によってキラルらせん磁気[3] K. Tsuruta et al., J. Appl. Phys. 120, 143901 (2016).

構造を示す。らせん軸の c 軸に垂直に直流磁場を印加すると、[4] M. Mito et al., Phys.

Rev.

B 97, 024408 (2018).

キラルソリトン格子 (CSL) と呼ばれる磁気超格子構造が安定化される。また、トポロジカルな性格を有しており、サイズ
1.0

や形状を変えることでソリトンの出入りの振る舞いが劇的に

5K

0.8

M/Ms

変わる [1-4]。
今回、我々は断面積 (Sab ) をサブミリスケール、c 軸長 (Lc )をマイクロスケールに加工したサンプルについて磁気測定を

0.6
0.4

theoreticalcurve

行った。図 1 は 5 K における Lc が 10 μ m の試料 A と 3 μ0.2m の試料 B の磁化過程である。c 軸長を短くすることで低磁

0.0
0.0

場領域の上凸の振る舞いが顕著になった。講演では、サブミ

A: Lc = 10μm, Sab = 0.12 mm2
B: Lc = 3 μm, Sab = 0.15 mm2
0.5

1.0

H/Hc

リスケールの領域において系統的に資料サイズを変えた場合

図1. CrNb3S6単結晶の磁化過程のソリトンの出入りについて議論したい。

平均場近似による理論曲線(黒線)と比較すると低磁場領域で上凸の曲線が顕著である。

[1] Y. Togawa, et al., Phys. Rev. B 92, 220412 (2015).

2

A-2

Growth and Magnetism of Kagome Lattice MgMn3 (OH)6 Cl2Department of Physics, Saga UniversityA , Department of Applied Quantum Physics, KB
Md. Mahbubur Rahman BhuiyanA , Takahiro YuasaA , Takeru NumanoA , Ichihiro YamauchiA , XuGuang ZhengA , Tastuya KawaeB

Kagome lattice compounds have received a lot of interest because of exotic magnetic behaviours they exhibit.

Here we report the growth and magnetism of

the S = 5/2 kagome lattice compound MgMn3 (OH)6 Cl2 .
Successful synthesis was realized by solvothermal reaction of MgCl2 . 6H2 O, MnCl2 .4H2 O, and NaOH at hightemperature in water-ethanol solution in nitrogen atmosphere.

The samples were subject to x-ray diﬀraction,

dc magnetic, and neutron diﬀraction experiments. The
refined XRD data showed that the compound crystallizes in the rhombohedral structure with space group R3m, with magnetic ions in the triangular planes almost
completely replaced by non-magnetic Mg2+ .

Fig 1.Temperature dependence of the dc susceptibilitiesχ (left axis) and the inverse susceptibilities 1/χ (rightaxis).

The sus-ceptibility measurement showed antiferromagnetic transition TN at 7.9 K, below which a long-range orderin MgMn3 (OD)6 Cl2 was revealed by neutron diﬀraction.

A-3三角格子物質 Cu(OH)Cl における逐次相転移
佐賀大学物理 A

沼野壮A , 湯浅貴裕 A , 鄭旭光 A

近年、我々は 3d 磁気イオンからなる M 2 OH3 X [M: 3d
磁 気 イ オ ン; X: ハ ロ ゲ ン イ オ ン] 物 質 群 の 幾 何 学 的 フ ラ
ス ト レ ー シ ョ ン を 研 究 し て お り 、多 く の 物 質 に お い て 特
異 な 磁 気 状 態 が 存 在 し て い る こ と を 見 出 し た 。近 縁 物 質
で磁性イオンが三角格子を形成する Cu(OH)Cl にも着目
し、幾何学的フラストレーションの存在、TN = 11 K での 反 強 磁 性 転 移 お よ び 磁 気・格 子・誘 電 の 相 関 を 報 告 した P hys. Rev. M ater. 2, 104401 (2018)］。その中で、T ∗ 〜 5 K での誘電率異常を観測した。今回は、さらに高品質な単結晶を成長し、磁化率測定により T ∗ 〜 5 K で磁気状態の変化を観察できた（図１）。詳細は当日報告する。

3

A-4

paratacamite Cu2 (OH)3 Cl の磁性

幾何学的フラストレーション物質
佐賀大学物理 A

湯浅貴裕A , 沼野壮 A , 山内一宏 A , 鄭旭光 A

近年、幾何学的フラストレーションに起因する量子スピン状態の研究は物性物理学の中心テーマの一つになってきている。当研究室では銅水酸塩化物 clinoatacamite Cu2 (OH)3 Cl
等の特有の結晶構造が幾何学的フラストレーションをもたらし、部分スピン液体状態を作り出すことを見出した [1][2]。本研究では clinoatacamite の異形体で結晶対称性が高い paratacamite の単結晶 Cu2 (OD)3 Cl を用いて磁化率測定とミュオンスピン回転・緩和 (µSR) 実験を行った。ミュオンが大きい磁気回転比をもち、非常に敏感な磁気プローブとなることから、 µSR は量子磁性を調べる最適手段である。 µSR 実験の結果より 20 K からの磁気秩序の発生、及び 5.7 K での磁気状態の変化が示唆された (図 1)。詳細は当日報告する。

[1] X.G.Zheng et al., Phys. Rev. Lett. 95, 057201(2005).
[2] X.G.Zheng et al., Phys. Rev. B 71, 052409 (2005).

A-5

s=1/2 正三角スピンリングの NMR
九大院工 A , Iowa State UniversityB , Indian Institute of Technology MadrasC 稲垣

祐次A , Qing-Ping

DingB , Panchanan KhuntiaC , 古川 裕次 B , 河江 達也 A
KBa3 Ca4 Cu3 V7 O28 は六方晶（P 63 /mc）に属し、c 面内で Cu2+（S= 1/2）イオンが正三角形を形成している [1]。磁化率や強磁場磁化過程の結果から、三角形内の反強磁性相互作用は約 200K 程度であることがわかっている [2]。50mK までの比熱測定
で長距離秩序を示す異常も観測されておらず [3]、低温ではトータルスピンST =1/2 の孤立三角クラスターのみでほぼ磁性を記述できると考えられる。従って、基底状態はカイラル自由度を内包した 4 重縮退状態の可能性があり、詳細を調べる為、本系に対して 51 V-NMR 測定を実施した。

NMR スペクトルは強磁場・低温領域で何等かのスピン構造が固まりつつある様子を示しており、スピン格子緩和時間からも同領域に向かって揺らぎが抑制されていく過程が確認された。当日は結果の詳細を紹介し、本系における基底状態とカイラリ
ティについて議論する予定である。

[1] M. von Postel and M. BuschbaumHk, Z. Anorg. Allgem. Chem. 619, 123 (1993).
[2] H. Sakurai et al. J. Phys. Soc. Jpn. 71, 664 (2002).
[3] P. Khuntia et al. private communication.

4

A-6

Pd0.75 Mn0.25 におけるボロン添加による室温強磁性誘起福岡工業大学 A

北川二郎A , 坂口航平 A

強磁性 Mn 化合物は、Mn の磁気モーメントが大きくなることがあり、注目されている。昔から Mn 原子間距離を長くすると強磁性が発現しやすいことが知られている。しかし、元素添加によって化学的に Mn 原子間距離をコントロールして、室温強磁性の誘起や室温強磁性特性を制御できる化合物
はほとんど報告されていない。我々はα-Pd 型スピングラス

Pd0.75 Mn0.25 合金にボロンを添加すると、格子定数が大きくなり、室温強磁性が発現することを発見した。図に室温での磁化率測定結果を示す。母物質 Pd0.75 Mn0.25 は常磁性状態であるが、ボロン濃度 x=0.015 ですでに室温強磁性が誘起されている。室温での飽和磁化は x の増加とともに増加し、

x=0.125 で 2.68 μ B/Mn に達する。キュリー温度もこのボロン濃度で最大値 390 K となった。
発 表 論 文：net:

B-addedNew

ferromag-

alloy

J.

Kita-

Sakaguchi:

Journal

of

Mag-

468

(2018)

115.

gawa

and

K.

netismandMagnetic

A-7

room-temperature

Pd0.75 Mn0.25
Materials

CoFeAl/Ag 界面における抵抗スイッチング現象とスピン依存伝導九州大学大学院理学府 A , 九大理 B , 九大スピンセ C

抵抗スイッチング型メモリは、素子構造の単純さに加えて、得られる抵抗変化が極めて大きいことから、次世代ナノエレク
トロニクスにおいて主要な役割を担うと期待されている。また、スピン依存伝導を利用したスピンデバイスも省エネルギー
エレクトロニクスの観点から期待されている。もし、これら２つの特性を持つデバイスが実現できれば、より魅力的な特性が期待できるのは言うまでもない。そこで、本研究では、強磁性/非磁性界面に抵抗スイッチング現象を示す接合を用いて横型スピンバルブを試作し、そのスピン伝導特性について実験的に調べたので報告する。試料は、図に示すような CoFeAl/Agで構成される素子で、界面に形成された Al2O3 と Ag 粒子の移動により、抵抗スイッチング素子を構成する。CoFeAl の伝導電子がスピン偏極しているため、Ag に注入されるキャリ
アもスピン偏極している。このスピン偏極を別の CoFeAl 電極にて検出する。今回、同素子を用いて、抵抗スイッチング現象、及びスピンバルブ現象の両方を観測することに成功した。

5

伊藤大樹A , 有木大晟 A , 大西紘平 B,C , 木村崇 B,C

A-8

熱起因現象を意識した CoFeB/Pt 二層系におけるスピンダイナミクスの評価
九大理 A , 九大スピンセ B

宮崎圭司A , 屋冨祖稔 A , 金晨東 A , 鄭剛 A , 木村崇 B

強磁性/常磁性二層構造におけるスピンダイナミクスは、スの膜では、熱の方向が反転するため、各種信号の起源の解

ピントルクによるホモダイン磁気抵抗信号とスピン注入によ

明に極めて有効である。講演では、各種のスペクトルの磁る逆スピンホール信号が混在する複雑な系である。更に、近場依存性やパワー依存性を紹介し、詳細な起源解明を行う。

年、我々は、強磁性共鳴時に強磁性体が発熱することを確認しており、それによって形成される熱スピン注入の重要性を指摘している。しかしながら、実験で観測される信号の起源を特定するためには、スピン流が熱の流れを変化させた実験が必要となる。そこで今回、我々は、Pt/CoFeB/FzSiと CoFeB/Pt/FzSi の２つの試料を用意し、素子中の高周波電流によって誘起されるスピンダイナミクスを比較することで各種信号変化の起源を考察した。本素子構造においては、高周波電流によるジュール熱が Pt 層から、また、強磁性共鳴に伴う発熱が、CoFeB から発生する。前述の二種類

A-9

LiTaO3 におけるラマン散乱分光とフォノンの第一原理計算
九大理 A

河野輝A , 徐維宏 A , 吉瀬みのり A , 佐藤琢哉 A

結晶内の格子振動（フォノン）は物質の対称性を反映するとともに、その多くの物性に影響を与える。フォノンを光学的に観測する手段として、ラマン散乱分光法が挙げられる。光の偏光自由度を制御することで、検出されるフォノンの対称性（モード）を特定することができる。一方、結晶内のフォノンとミクロな原子変位とを対応させて考察したい場合、フォノンの第一原理計
算が有用である。
我々は強誘電酸化物 LiTaO3 (0001) を対象としてラマン測定を行い、フォノンの検出とそのモードの特定を行った。また、密度汎関数摂動論（DFPT）に基づいたフォノンの第一原理計算を行った。誘電体物質ではフォノンと分極電場が結合し、LO − TO 分裂が生じる。旧来の計算 [1] では分極を考慮できず TO フォノンの計算しか扱えなかったが、我々は近年の DFPT の実装を用いて TO フォノンだけでなく LO フォノンも取り扱い、フォノン振動数において LO − TO 分裂を確認した。

LiTaO3 (0001) に垂直な入射，散乱光によって検出されるフォノンは、群論を用いた解析によって A1 (LO) モードおよび E (TO) モードの２つと予測できる。ラマン測定の結果から特定されたフォノンと、計算結果との比較を行った。E (TO) モ
ードについては実験と計算のフォノン振動数は一致するが、A1 (LO) モードの場合はしない。一方で、A1 (TO) モードについては [1] で実測された振動数と我々の計算は一致する。このことから我々の計算において LO フォノンの取り扱いに改善すべき点があると考えられる。講演ではそれらの定量的な整合性と考察を報告する。

[1] S. Sanna, et al., Phys. Rev. B 91 (2015) 224302

6

A-10

非周期構造を有する超格子ポテンシャルに入射する Graphene 中の電子の透過特性
九大総理工 A

小川名太一A , 坂口英継 A

本研究はフラクタル構造に代表される、Cantor 構造を含む関数である。(1) の特徴として、電子がポテンシャルに有した超格子ポテンシャルにグラフェンの電子が入射した

垂直入射しない場合の透過率に自己相似なパターンが対数場合の波動関数の透過率及びコンダクタンスを計算した。

周期的に出現することであるが、この原因は第 2 種 Cheby-

Cantor 型構造は、スケール因子 a と分割数 N で特徴づけ

shev 多項式の有限乗積によるものである。又、透過率の自られる一般化された Cantor 構造を用いており、そのフラ己相似性は、この系に磁場を印加した際のコンダクタンスに

クタル次元は ln(N )/ ln(a) である。Cantor 型超格子ポテン

現れ、自己相似な構造を持つ振動を有することも報告する。

シャルの幅を 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

uj (tj ), (j = 0, · · · , n − 1) を用いて厳密に、
T = 1 + |g(k, θ)|2 sin2 (qx L/an )

n−1
∏

−1
u2j (tj )

(1)

j=0

と 表 せ る こ と が 分 か っ た 。こ こ で g(k, θ) は ポ テ ン シ ャ
ルを透過するグラフェン電子の特性を示す関数であり、tj , (j = 0, n − 1) は世代 j 番目の Cantor 型構造の情報を

A-11

酸素分子ナノロッドの固体相の温度-圧力相図
九工大院工 A , 福大理 B

北村雄一郎A , 美藤正樹 A , 針尾健介 A , 田尻恭之 B

酸素分子は磁気活性な等核二原子分子であり、常温常圧で300

磁性を持つ数少ない気体分子である。高圧下での酸素分子の研究は磁気測定、X 線回折、光学測定、中性子回折、ラマン

8.5 nm (α−β)
8.5 nm (β−γ)
24 nm (α−β)
24 nm (β−γ)

250Bulk (liquid−γ )分光法、赤外線吸収、電気抵抗測定などの様々な測定方法で200

Bulk (β−γ )T (K)行われている。本研究では、メソ多孔質構造 SBA-15 中で一次元ロッド状に酸素分子を凝集させた「酸素分子ナノロッド」の固体相の温度・圧力相図をバルク固体酸素分子のそれと比Bulk (α−β )

150
100

較検討する。

50

図 1 は直径 8.5 nm 及び 24 nm の酸素分子ナノロッドにお0ける固体相の温度・圧力相図である。バルク状態の固体相と

0

1

2

3

4

5

P (GPa)比較すると、酸素分子ナノロッド固体相の相転移温度は低温

図1.酸素分子ナノロッドの固体相の温度・圧力相図側にシフトしており、個体数効果が要因であると考えられる。

7

A-12

超高圧実験仕様に開発されたコイル振動型 SQUID 磁束計
九工大院工 A , 阪大リノベ B

近藤広隆A , 柴山慶介 A , 入江邦彦 A , 高木精志 A , 美藤正樹 A , 石塚守 Bを示す。当日は SQUID − VCM の詳細を説明する。

10 GPa を超える高圧力下では、ダイヤモンドアンビルセ[1] M.Ishizuka et al., Rev. Sci. Instrum. 66 ,3307 (1995)

ル (DAC) の使用が不可欠となるが、そこでの磁気測定は、大きく電磁誘導を利用した測定方法と超伝導量子干渉素子/ HDC [V/oe](SQUID) を用いた測定方法に分けられる。本研究で採用す
る VCM (Vibrating-Coil-Magnetometer) 法は、検出コイル

×0.45

×2

0GPa
8.8GPa15.7GPa
32.0GPaVCM

を DAC 中の試料周辺で振動させ、SQUID により磁束を検出

×180

V

する [1]。

0.001 V/Oe

巨大ひずみが初期導入された V の超伝導転移温度 TCを追跡すべく、SQUID − VCM 法による磁気測定を行った

4

A-13

5

6

7

8

9

10

11

12

T [K]

。図 1 に 32 GPa までの圧力下での直流磁化率の温度依存性

図1. SQUID-VCM法によるVの各圧力下での直流磁化率の温度依存性

強磁性/常磁性二層膜構造における高圧下でのスピン依存型熱伝導現象
九大理 A

松友寛太A , 有木大晟 A , 木村崇 A , 光田暁弘 A

強磁性/常磁性重金属の界面では、強磁性近接効果、スピ
ンホール効果、スピンポンピング、ジャロシンスキー守谷相互作用などの数多くの興味深い現象が期待されており、近年、ス
ピン流を用いてそれらの物性を評価する研究が活発化している。一方で、実際の実験において観測される物理量は巨視的な量であり、上記の現象の複数が絡み合って観測されるため、実験結果から微視的な起源を特定するのが困難になっている。
もし、何らかの手法で、界面状態を調整し、その上で系統的
P=0.5GPaでの磁気抵抗効果

な物性実験を行えれば、各種起源の解明に極めて有効になる

834.6と期待できる。そこで、本研究では、CoFeB/Pt 二層膜にお

834.5
834.4

二層膜のスピン流に起因

834.3

電圧(μV)

ける圧力効果を実験的に調べた。

現象に特有の電気伝導特性、及び熱伝導特性を、圧力をパラ

834.2
834.1

メータにして、系統的に測定し、各種信号の起源を解明する。

834
833.9
833.8
-20

-15

-10

-5

0

磁場(mT)

8

5

10

15

20

A-14

横型スピンバルブを用いたスピンネルンスト効果の観測
九大理 A , 九大スピンセ B

松田亮A , 須小遼河 A , 伊藤大樹 A , 有木大晟 A , NagarjunaAsamA , 木村崇 A,B

ンスト効果、スピンホール効果の実験等の結果を報告する。

スピントロニクス分野の発展に伴い、スピン流と熱の相互作用に起因する各種現象が注目されている。一方で、熱流と磁化の相互作用に起因する磁気熱電効果も存在し、両者は極めて類似の現象を引き起こすため、実験的に観測された信CuCu

号の真の起源を見分けることは、容易ではない。我々は、極CoFeAlPt

めて最近に観測され始めているスピンネルンスト効果に着Cu

目し、横型スピンバルブを用いた新奇な測定法を考案したのCu

Cuで報告する。試料は、電子線描画装置による微細加工と真空Cu

蒸着法、スパッタリング法を用いて作成した Pt,CoFeAl,Cu

Cuの細線で構成される素子である。作製した素子の電子顕微作成したPt/CoFeAl/Cuの細線素子のSEM画像

鏡写真を右図に示す。発表では、同素子を用いたスピンネル

A-15

スピン依存ペルチェ - ゼーベック効果の相関関係の実験的評価
九大理 A , 九大スピンセ B

須小遼河A , 松田亮 A , 伊藤大樹 A , 有木大晟 A , 大西紘平 A,B , 木村崇 A,B

異なる金属接合に電流を流すことで熱流が発生するペルを右側接合を介して、CoFeAl 電圧端子に吸収させ、スピン

チェ効果は広く知られているが、近年、同様の効果がスピ

バルブ信号、及びスピン依存ペルチェ信号の観測を試みた。

ン 流 を 流 す こ と で も 発 生 す る こ と が 知 ら れ て い る 。こ のス ピ ン 依 存 ペ ル チ ェ 効 果 の 観 測 は 、熱 流 の 制 御 が 困 難 なため容易ではなく、明瞭な実験結果は報告されていない。
今回、我々は、スピン依存ゼーベック係数が大きな物質では、スピン依存ペルチェ係数が大きくなることに着目し、CoFeAl/Cu 横型スピンバルブを用いて、スピン依存ペルチェ効果の観測を試みたので報告する。作製した素子の電子顕微鏡写真を図に示す。本素子において、左側接合における非局所スピン注入法により純スピン流を生成し、それ

9

A-16

MnNiGe-CoNiGe 系の輸送特性
鹿児島大学理工学研究科 A , 鹿児島大学教育センター B , 東京大学 ISSPC

恩田圭二朗A , 佐藤裕汰 A , 廣

井政彦 A , 真中浩貴 A , 寺田教男 A , 近藤晃弘 C , 金道弘一 C , 伊藤昌和 B

近年、環境に優しい冷凍技術として磁気冷凍の研究がすすされる。すなわち、この組成域においてスピングラスのようめられている。その中で、MnNiGe-CoNiGe の系は一次磁気な振舞が観測できると考えられる。講演では、x ≥ 0.2 にお相転移を起こし、巨大磁気熱量効果を引き起こす材料としてける磁化の温度依存性および磁場依存性について議論する。

注目が集まっている。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は重要とされている。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舞も観測される。今回我々はこの系におけるスピングラスのような振舞を磁性的な視点か
ら明らかにする。図に Mn1−x Cox NiGe(x = 0.2) における磁化の温度依存性を示す。強磁性的な曲線から常磁性的な曲線への相転移が観測されると同時に、低温側でゼロ磁場中冷
却 (ZFC) と磁場中冷却 (FC) に明らかなヒステリシスも観測

A-17

強磁性薄膜におけるパルス磁場励起ダイナミクスの数値シミュレーション
九大理 A

谷脇俊介A , 今野克洋 A , 松本慧大 A , 佐藤琢哉 A

磁性体中に励起される磁化の運動は、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。磁場パルスによって励起される磁化の運動は、円運動をしながら徐々に減衰していることが知られており、最近、磁化の運動の理論式が提案された [1]。しかしながら、具体的な計算によるその理論式の検証はなされていなかった。そこで我々は磁性体薄膜において磁化を短時間の磁場パルスによって励起した磁化の運動の様子を、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、その結果を解析し、提案された磁場の強さと時間幅の 2 次に比例する理論式と一致したことを報告する。

[1] Kozhaev, Mikhail A.AU, et al., Scientific Reports 8, 11435 (2018)

10

A-19

層間結合した強磁性多層膜における非線形スピンダイナミクスの観測
九大理 A , 九大スピンセ B

屋冨祖稔A , 宮崎圭司 A , TowfiqHossainTaskA , 木村崇 B

複数の磁性層を持つ磁性多層膜において、マイクロ波を照射すると、各磁性層の状態に合わせた強磁性共鳴が励起される。異なる磁性層の共鳴条件が近い場合、共鳴振動は結合し、同期共鳴による位相ロックモード、あるいは反交差モードなどの特殊状態の観測が期待できる。一方で、そのような同時共鳴状態からずれた状況においても、各種の層間相互作用が存在するため、磁性層の共鳴モードは、単層膜のそれらから変調されると期待できる。そのような多層膜の多重共鳴を観測するために、今回、CoFeAl/Cu/Py 多層膜を作成し、その共鳴特性を、微分強磁性共鳴法、及びホモダイン検波法を用いて評価した。講演では、マイクロ波パワー強度の増大に伴う共鳴状態の変化やスピントルクの影響について考察する。

A-20

CrAlGe の磁性と熱物性
鹿児島大学大学院理工学研究科 A , 鹿児島大教育センター B

白濱透A , 恩田圭二朗 A , 増満勇人 A , 三井好古 A , 小山佳一 A , 藤井伸平 A , 伊藤昌和 B

Cr 基三元化合物 CrAlGe は、斜方晶系 TiSi ₂型結晶構造を取り，強磁性転移温度 TC = 80K を持つ弱い遍歴電子強磁性体であることが報告されている 1)。一方で，交流磁化率の詳細な解析から，T c で見られる磁化異常の原因は，長距離秩序を持たない強磁性クラスターグラスによる可能性が最近指摘された 2)．今回我々は，この物質の基底状態を調べるため，熱測定を行った．図に CrAlGe の比熱, Cp /T , の温度依存性を示す．磁化の温度依存性では TC 以下で強磁性的な振る舞いがみられるにも関わらず，比熱には長距離秩序を示すような異常は見られなかった．一般的に，グラス転移では比熱の異常は現れないことが知られている．このことから，CrAlGe の基底状態はグラス的なものと考えられる．講演ではこの系のゼーベック係数、抵抗率、熱伝導率についても報告する。参考文献）１）S.Y oshinaga, etal.，P hys.P rocedia, 75(2015)918., ２）M.U.Khan, etal.P hys.Rev.M aterials1(2017)034402

11

会場 B
領域 6, 8B-1

液体金属の微視的破壊の解明:多変量解析の応用
大分大 A

山田爽水A , 岩下拓哉 A

液体は身近なものであり，産業的にも多く利用されるものではあるが，その基本的な物性の理論的枠組みは完成していない．そこで，液体の動的な構造の時空間相関を把握することが重要であるが，実際，液体の構造がいつ，どこで励起するのか明確な基準が確立されていない課題がある．本研究では，液体の粒子の運動を追跡し、液体の微視的破壊の起源を曖昧なく特定することを目的とする．本講

5

演では，二成分液体金属 (Cu50Zr50) の分子動力学シミュ

4.5

ev/Å3
B∞

4

レ ー シ ョ ン と 多 変 量 解 析 を 融 合 し ，液 体 の ダ イ ナ ミ ク ス

3.5の 素 過 程 を 検 出 す る 試 み を 紹 介 す る ．図 の よ う な ，原 子G∞

3あたりの機械的特性 (局所応力や弾性率) の多変量時系列

2.5

データから異常検知などで使用されるマハラノビス距離を

2

σxx
σyy
σzz

1.5

計算し，その外れ値を検出した．また，この原子あたりのσxy

1

異常度と液体の局所構造変化の関係性について議論する．

σyz

0.5
0

12

σzx

0

200

400

600

800 1000 1200 1400 1600
t(fs)

B-2

液体金属の不均一な局所応力緩和
大分大 A

古賀遼生A , 岩下拓哉 A

液体の輸送特性である粘度の微視的解明は，物性科学の重要な課題である．高温液体を急冷すると，融点以下となっても結晶化せず準安定な過冷却液体となり，最終的に系の構造
緩和時間が観測時間を越え，実質上固化するというガラス転移現象を示す．このとき，液体の粘性率が数十桁の増大を示すが，その物理的機構は曖昧なままである．本研究の目的は，二成分液体金属 (Cu50Zr50) の分子動力学シミュレーション
を用いて，液体の粘性率と局所構造の関係性を明らかにすることである．液体の局所応力と局所構造パラメタである配位数に着目し，高温から低温へと温度を下げていく過程でどのように粘度へ寄与するのか解析を行った．図は、局所応力の緩和時間の配位数依存性であり，低温になるにつれて高い配位数依存を示し，系が不均一になっていくことがわかった．

B-4

超伝導デバイス応用に向けた MoRe 薄膜の作製と評価
熊本大学院自然科学研究科理学専攻 A , 産業技術総合研究所 B , 九州大学理学部 C , 熊本大学理学部 D
澤田元気A , 溝上裕也 A , 藤野洋平 A , 野上達也 A , 前田翔 A , 牧瀬圭正 B , 篠崎文重 C , 市川聡夫 D

超伝導デバイスの評価方法を開発するため、超伝導薄膜のス応用を視野に入れると、面抵抗の大きな薄膜も必要となる。

諸特性を定量的に調べている。これまで研究した Mo 系の

現在、窒素ガスを導入して MoRe-N 薄膜の作製を試みている。
!

MoN、MoRu に加えて、今回は、MoRe 薄膜に対して、超伝導−絶縁体 (S-I) 転移の臨界面抵抗、臨界温度、対破壊パラ

Tc0 = 8.27 K-17"

メータ等を測定し求めた。質量比 75:25 の MoRe をターゲッτ = 3.9 × 10sトによる RF スパッタリング装置を用いて試料を作製した。

Tc (K)

今回は膜厚を変化させて薄膜を成膜した。温度範囲 2 K ∼300 K、磁場 −7 T ∼ 7T の範囲において抵抗や Hall 抵抗を測定した。測定の結果、膜厚 2.5 nm ∼ 5.2 nm で膜厚誘起 SI 転N
移を示し、膜厚 5.7 nm で磁場誘起 SI 転移を示した。RsqとTc の関係は Finkel stein 理論式で説明できた。図に示すよ

#

$

%

うに臨界面抵抗の値は約 1.5 kΩ と見積もる事ができる。また
熱的ゆらぎによる Cooper 対の生成と消滅による過剰伝導 σ!

の解析から対破壊パラメータ δf luc を見積もり、非弾性散乱
時間 τin を見積もった。しかしフィッティングがうまくあわ

!

&!!

!!!

Rsq N (Ω)

ない試料もでてきた。これは膜の不均一や δf luc の温度依存性が大きいことに依るものではないかと考えられる。デバイ

13

&!!

%!!!

B-5

低温水素吸蔵を利用した PdHx 及び PdDx の磁化測定による超伝導転移の観測
九大工 A , 九大院工 B

廣田壮平A , 司文 B , 川崎洋輔 B , 高田弘樹 B , 稲垣祐次 B , 河江達也 B

PdHx は水素濃度 x(x=H/Pd) が 0.75 以上になると超伝導が出現することが、1970 年代の初めに報告されている。その後、水素濃度の増加とともに転移温度が高くなり、PdH では
約 10K 近くにまで上昇することが明らかになっている。一方、同じ濃度の水素化物と重水素化物を比較すると、重水素の方が転移温度が高いという「逆同位体効果」など、BCS 理論では説明できない特徴も報告されている。以上のように PdHxの超伝導は発見から長く時間が経過するにも関わらず、その物性は十分解明されたとは言い難い。その研究の進展を阻害する原因の 1 つとして、PdHx サンプルの 品質維持の困難さがある。サンプル作製後、実験装置に移し替える際に水素が抜け出てしまったり、サンプル内の水素分布が不均一になったりする。そこで、この問題を解決するため、温度 200 K で
図

Pd への水素吸蔵を行い、その後急冷し水素の離脱を抑制した

外部磁場に対する PdHx 超伝導体の磁化変化

上で、超伝導転移の観測を試みた。その結果、図に示すように超伝導転移を観測することが出来た。講演当日は、それらサンプル作製法や測定法、得られた測定結果の詳細を報告する。

B-6

Resistivity Measurement of Superconducting PdHx Prepared by Low Temperature
Absorption
九大院工 A , 九大院理 B

司文A , 廣田壮平 A , 伊藤大樹 B , 稲垣佑次 A , 木村崇 B , 河江達也 A

Hydride alloy has drawn many attentions recently because of the discovery of the high temperature superconductivity
in hydride sulfide. We focus on the superconductivity in palladium hydride (PdHx), where the transition temperature
varies from 1K to 10K with increasing the hydrogen ratio x higher than 0.7. We report that the PdHx powder samples
prepared with a new method using the low-temperature absorption show the superconductivity from the magnetization
measurements [1]. To demonstrate the eﬃcacy of the low-temperature absorption method, we try to measure theresistivity of PdHx wire and film samples. The results will be shown in the presentation. [1] Y. Inagaki, S. Wen et al., J.
Phys. Soc. Jpn, 87, 123701 (2018).

14

B-7

巨大せん断ひずみを初期導入したタンタルにおける超伝導転移の静水圧縮効果
九工大工 A , 九産大理工 B , 九大院工 C

重岡駿A , 野海のぞみ A , 北村雄一郎 A , 美藤正樹 A , 西嵜照和 B ,KavehEdalatiC , 堀田善治 C

常圧下で 4.48 K の超伝導転移温度 T c を示す Ta では、静水圧力印加によって Tc は降下し、45 GPa で 4.5 K に上昇す

[1] V. V. Struzhkin et al., Phys.
(1997).

Rev.Lett.

[2] D. Köhnlein, Z. Phys.

79, 4262

208, 150 (1968).

ると報告されている [1]。一般に、Tc はグレイン間のジョセ
4.45

フソン接合の強度とグレイン内の結晶構造の歪みによって決まる。Tc の効果的上昇方法を探索する本研究では、Ta 試料

N=0

4.4

に高圧ねじり (HPT) 加工処理を行うことでせん断歪みを加Tc(K)え、グレイン組織の微細化と結晶構造への歪チューニングを施し、そこを出発点に静水圧力効果を追跡した。
図１に 6 GPa で HPT 加工した試料での Tc の圧力依存性

4.35

4.3

ref[1],[2]N=5を示す。回転数 N = 0 の Tc は加圧によって一度わずかに上昇するが、その後、先行研究同様に Tc は減少する。また、N

4.25
0= 5 ではジグザグな変化をした後、減少傾向に移る。初期状

1

2

3

4

5

6

7

Pressure(GPa)

態のせん断ひずみ挿入の程度の違いが Tc の圧力依存性に現

図1 HPT_Ta(N = 0、5)のTcの圧力依存性

れでる。

B-8

3He-4He 混合ガスからの高純度 3He ガス精製装置の開発
九大院工 A

植嶋玄A , 岩波舜也 A , 稲垣祐次 A , 河江達也 A

3He ガスは量子コンピュータ用の量子素子の冷却寒剤や超高感度の中性子検出器として使用されるなど、他元素ではより、混合液 pot 温度が 0.7 K 以下に保たれ、両ガス間に 3桁の蒸気圧差が常に維持できるようになる。

代替できない重要な特性を持つ。現在 3He ガスの入手が非常に困難な状況にあり、3He ガスの安定した供給手法の開発が実際に 3He ガスの精製を行い、当日はその結果を交えて詳細に報告する予定である。

求められている。
4He

我々は極低温技術を基礎にして 3He と 4He ガスの蒸気

排気

高純度
排気

3He

3He

排気

圧差を利用した 3He 精製装置を製作した。図 1 にこの装置の模式図を示す。3He と 4He ガスの蒸気圧は温度低下にともな

1K potT =1.4K

い、指数関数に近い形で減少するため、低温になるほど両者の差は顕著になる。T = 1 K まで温度が下がると、3He が約

3He pot
T = 0.7K

1000 Pa に対して 4He は約 10 Pa となり 100 倍の差となる。
精製用
熱交換器

つまり 3He − 4He 混合液を T = 1 K より十分に低い温度域で排気していけば、3He をほぼ選択的に蒸発させることが混合液potT = 0.7Kできるため、高純度 3He の回収が可能になる。そこで、3Hepot を設置して 3He の排気・循環機構を取り付けた。これに

図1:高純度3He精製装置の模式図

15

B-9

NbN 超伝導細線の上部臨界磁場 Hc2(T)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

MgO 基板上にエピタキシャル成長させた NbN 薄膜を

ξGL (t = T /Tc ) = 0.85 ×√

ξ0 ℓ(1 − t)

−1/2

は GL coherence

Nano-wire(NW) 化した擬 1 次元超伝度体の R(T,H) 特性を

length である。ξ0 = 0.18h̄vF /kB Tc0 、及び 2 次元膜の実調べ、これまでに以下を報告した。i) R (T ) 特性は 2,3 次

験結果から得られる diﬀusion constant D=vF ℓ/3 を用いた元系が示さない broad な転移を示す。ii) 特異な負の磁気抵計算結果Hc2.cal (T ) を実線で示す。実験、計算値には大き抗や抵抗の振動現象を示す。前回は iii) 格子不整合による乱なずれがあり、Pauli limit Hp (0) = 1.86 × Tco ≈ 25 T

れをより抑えると期待される立方晶炭化シリコン (3C-SiC)

を 大 き く 上 回 る 可 能 性 が あ る 。講 演 で 詳 し く 議 論 す る 。

基板上に NW を作製し、その輸送特性を調べ、磁場下 Tc 近
傍で 2-3 桁にも及ぶ負の磁気抵抗、更に「温度が減少すると抵抗は再び増加に転じる」quasi-reentrant 現象を報告した。今回、上部臨界磁場 Hc2(T) を詳しく調べた。図に線幅w = 20nm, 膜厚 d=10nm, 電圧端子間距離 Lv-v=600nm の細線試料における垂直磁場下での Hc2 (T ) を示す。(●) は実
験値で、2 次元面直磁場下での振る舞い Hc2 ∝ (1 − T /Tc ) とは異なり、Hc2 (T ) ≈ Φ0 /[2πξGL (T ) × w] ∝ (1 − T /T c)1/2
で与えられる 1 次元系臨界磁場の振る舞いを示す。ここで、B-10

Nb 系超伝導細線における電荷不均衡と交差アンドレーエフ反射
九大理 A , 九大スピンセ B

矢野大吾A , 大西紘平 A,B , 木村崇 A,B

超伝導/常伝導体界面における電気伝導は、電荷不均衡やアンドレーフ反射などの特有の現象が観られるが、素子を多端子化することで、準粒子緩和長の評価や交差アンドレーフ反射の観測も可能となる。興味深いのは、これらの現象にスピンの特性が関係している点であり、近年のスピン流制御技術と融合することで、新奇な超伝導物性創出への展開が期待される。
そこで本研究では、図のように細線化した Nb 系超伝導体を含む多端子面内素子構造を作製し、超伝導状態における準粒子
緩和長、及びクーパー対のコヒーレンス長を見積もった。具体的には、Cu 細線間に発生する非局所電圧の距離依存性から、各種特性長の見積もりが可能となる。発表では、これら二つの特性長の温度依存性、及び磁場依存性を詳細に調べた結果について報告し、スピンデバイスによる制御可能性を言及する。

16

B-11

希土類六ホウ化物 DyB6 の高圧下 X 線回折法を用いた圧縮曲線の異常
久留米工業大学 A , 有明高専 B , 東京大学物性研 C , 東北大学理 D

江藤徹二郎A , 巨海玄道 A , 酒井健 B , 上

床美也 C , 國井暁 D

希土類六ホウ化物 RB6（R：希土類元素）は立方晶 CaB6

B0 = 220 GPa（0 ∼ 15 GPa）を得た。一方、DyB6 では 1型の結晶構造をもち、R 原子の 4f 電子状態によって高濃度近つの状態方程式での見積もりが困難なため 2 つの領域に分け

藤系、価数揺動、あるいは反強磁性などの多彩な物性を示す。

てフィッティングを行い、B0 = 132 GPa（0 ∼ 2 GPa）と、その中でも DyB6 は 30 K（= TQ ）での四重極秩序転移、25B0 = 215 GPa（2 ∼ 14 GPa）の値を得た。過去の高圧下物性

K（= TN ）での反強磁性転移、また磁場中におけるメタ磁性測定の結果を踏まえて考察した内容も含め、詳細を報告する。

転移などの興味深い振る舞いを示すが、この物質の電子状態や相転移の機構について十分な理解はできていない。本研究では、主に結晶構造、弾性特性、およびと各相転移との関わりについて知見を得るため、高圧下での X 線回折測定を行った。線源には回転対陰極型 X 線発生装置（MoKα）、圧力発
生にはダイヤモンドアンビルセル（DAC）を使用し、多結晶試料を約 14 GPa まで加圧した。
図には DyB6 に加えて、参照物質として測定した LaB6の圧縮特性（V /V0 vs. P ）を示す。圧力範囲全体では LaB6の圧縮率が大きくなっているが、0〜2 GPa の範囲に限定
すると DyB6 の圧縮率が大きい。Murnaghan の状態方程式（図中の実線）から体積弾性率 B0 を求めると、LaB6 では

B-12

点接合分光法を利用した EuNi2P2 の混成ギャップの観測
九大院工 A , 九大工 B , 九大院理 C

沖村健吾A , 志賀雅亘 A , 原田琢良 B , 光田暁弘 C , 和田裕文 C , 稲垣祐

次 A , 河江達也 A[1] V. Guritanu et al., Phys. Rev. Lett. 109, 247207

希土類元素を含む化合物では、近藤効果などの現象が現れるため長年研究されている。特に Eu 化合物では、価数が 2(2012)

価と 3 価を熱的に揺らぐことによって、その中間価数状態が[2] N. K. Jaggi et al., Phys. Rev. B. 95, 165123 (2017)

実現することが知られている。さらに近年、EuNi2P2 の光学伝導度を測定することで、f 電子と伝導電子の混成によるギャップが、EuNi2P2 における重い電子の形成過程を考える上で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 EuNi2P2 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 4.2 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 UPd2Al3 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。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混成ギャップに起因するものであると結論付けられている [2]。またこの混成ギャップは、温度上昇とともに閉じ

図1 EuNi2P2/W界面での微分伝導度(𝑇 = 4.2 K)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。

17

B-13

YBCO(Y123 系) 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 , 徳島大理工 B , 京都工繊大工芸 C

加藤優祈A , 出口博之 A , 美藤正樹 A , 岡田侑己 B , 小山晋

之 B , 萩原亮 C

前回の支部例会で我々は YBa2 Cu4 O8 (Y124 系) のセラミにシフトしたが，Y123 系ではそれとは異なり，磁場印加にクス試料について磁気測定および電気抵抗測定を行い，グレより単調に低温にシフトし，また磁場依存性も大きい．Tc3

イン間グラス（カイラルグラス）転移点 (Tc2 ) およびグレイの磁場依存も併せて報告し，Y124 系との比較検討を行う．

300

ン間超伝導転移点 (Tc3 ) の磁場依存より磁場-温度相図を明● Y124● Y123らかにした．その結果，非常に狭い磁場温度領域でカイラル
磁場H(Oe)グラス相が存在することを確認した．d 波超伝導体のセラミクスにおいて，このような相図が普遍的かどうかを検証する
ため，今回は YBa2 Cu3 O7 （Y123 系）のセラミクス試料について Tc2 および Tc3 の磁場依存を調べたので報告する．H

200

100

= 0.5 Oe におけるゼロ磁場冷却，磁場中冷却磁化の Tc2 での分岐および H=0 での非線形磁化率の Tc2 = 63.0 K での0

ピーク等の振る舞いは，Y124 系と同様であった．非線形磁60

転移温度Tc2(K)
転移温度 Tc2 (K)化率のピーク温度から求めた Tc2 の磁場依存を前回の Y124
系（H = 0 で Tc2 = 56.9 K）と比較して図１に示す．Y124

図１ Y123 系および Y124 系セラミクスの Tc2 の磁場依存性

系では低磁場 (H ¡ 30 Oe) では磁場印加に伴い Tc2 は高温

B-14

50

点接合分光法を用いた YbPd の電子状態測定
九大院工 A , 九大院理 B

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

YbPd は立方晶 CsCl-type の結晶構造を持つ価数揺動物質である。近年、X 線回折測定や X 線共鳴回折測定を行うこと
で、低温（T ≦ 105 K）で 3 価と 2.6 価の Yb イオンが交互に並ぶ（価数秩序）状態が実現していることが明らかになった [1,2]。今回我々は、低温（T ≦ 105 K）での YbPd の電子状態についてミクロに理解することを目的に、点接合分光法を用いた微分伝導測定を行った。
図１に Pt と YbPd の界面で得られた微分伝導信号の温度変化を示す。図からわかるように全ての信号がバイアス電圧の正側と負側で非対称になっているが、この様な特徴は重い電子物質と一般金属の点接合実験で広く見られている。また、ゼロバイアス付近のディップ構造については、2 準位系と伝導電子の散乱を仮定したモデルによってよく再現できる。当日は解析モデルなども含めて詳細を報告する。[1] A.

Mitsuda, et al., J. Phys. Soc. Jpn. 82, 084712 (2013) [2]
R. Takahashi et al., Phys. Rev. Lett. 88 054109 (2013)

18

B-15

トポロジカル絶縁体候補物質 SmB6 の点接合分光実験
九大工 A , 九大院工 B , 茨城大理 C

原田琢良A , 志賀雅亘 B , 沖村健吾 B , 稲垣祐次 B , 伊賀文俊 C , 河江達也B

トポロジカル絶縁体とは、バルクは非磁性絶縁体だが表面では金属的な性質を持ち、表面でのみ電流を流すことができる全く新しい物質のことである。近藤絶縁体の１つとして知られている SmB6 は近年、トポロジカル絶縁体でもあると言われており、それを証明すべく様々な研究が行われている。その中にはソフトポイントコンタクト実験 [1] などを始め、SmB6 をトポロジカル絶縁体であると結論づけ

T=4.7Kている研究もある。このような背景より、我々は SmB6 について点接合分光実験を行い、フェルミ面電子状態の測定ΩΩを試みた。用いた実験装置は、探針と試料の接触点を固定していないため、接触径を連続的に変化させながら測定することが可能である。図１は SmB6/Pt 界面での微分伝導度を示しており、接触径の変化により信号が変化している
図１

ことが確認できる。当日は、より詳細なデータと共に超伝SmB6/Pt 界面の微分伝導度

導探針を使用した場合の信号なども報告する予定である。

[1]Xiaohang Zhang, et al. Phys. Rev. X 3, 011011 (2013)

B-16

電気二重層トランジスタを用いた Ca2 RuO4 の金属化
久留米工業大学 A , 東北大金研 B

酒見龍裕A , 大内拓 B , 中村理央 A , 井野明洋 A , 野島勉 B , 中村文彦 A

モット絶縁体 Ca2 RuO4 (CRO) は、357 K で構造変化を出などの化学反応のような不可逆効果ではないと考えられる。

伴って金属転移する。我々は、この相転移が 40 V/cm の電場

また、このような大きな抵抗の減少は、表面電荷の効果でも印加でも誘起されることを明らかにした [1]。また、電場印加

説明できない。以上のことから、この抵抗の減少は、長時間下で金属化した CRO に電流を流し続けることで、この金属で変化することから構造変化と関係したバルクの現象である状態を低温まで維持できる。通常金属電極による電場効果のと考えられる。

[1] F. Nakamura, et al., Sci.

実験では、電場印加と同時に電流も誘起されるため、電場効果

Rep.

3, 2536 (2013).

なのか電流効果なのかの分離が困難である。そこで本研究では、電気二重層トランジスタにイオン液体で電場を印加（電3V

荷を高濃度に注入）した効果を調べた。この方法では試料に電流が流れないので、電流効果を分離することできる。図に、260 K での電気抵抗の時間依存性を示す。イオン液体による印加電圧が 3 V に達すると抵抗値が急激に低下しはじめ、4

V 印加するとさらに減少率が増加した。また、電圧を 4 V 印
加し約 10 時間経過すると抵抗値が 30% 以上減少した。さらに、電圧を 4 V から徐々に 0 V まで下げると元の抵抗値に同じ時間をかけて戻った。この可逆的な抵抗の変化は、酸素放

19

3.5 V
4V

CRO 260 K
E // cB-17

酸素制御したモット絶縁体 Ca2 RuO4 の単結晶育成とその物性
久留米工業大学 A

伊藤洋敏A , 上久保直紀 A , 酒見龍裕 A , 中村理央 A , 井野明洋 A , 中村文彦 A

モット絶縁体 Ca2 RuO4 は，わずかな外場で様々な新奇現ができなかった。一方，酸素過剰の単結晶は原料棒自体の溶象が誘起される興味ある物質系として注目されている [1]。こ融は容易だが，酸素分圧の増加と共に Ru の蒸発量が増加しれまでの研究は，おもにストイキオメトリックな組成を持つ

長時間の安定育成が難しくなる。酸素制御した Ca2 RuO4 の

Ca2 RuO4 単結晶で行われてきた。一方，酸化物では酸素量単結晶育成の可否と育成した単結晶の物性について報告する。

のストイキオメトリからずれを無視して物理を議論できない。

[1] F.Nakamura, et al., Sci. Rep. 3, 2536 (2013).

例えば，Ca2 RuO4 多結晶体で巨大な負熱膨張 [2] や 96 K の[2] K. Takenaka et al ., Nat. Commun. 8, 1 (2017).

超伝導 [3] などが報告されている。酸素制御されていない多[3] Hiroyoshi Nobukane et al., arXiv:1703.09459.

結晶体で発見されたこれらの現象は，酸素過剰や欠損が誘起した可能性が大きいが，これまで Ca2 RuO4 での酸素過剰･欠表１． CRO の酸素過剰･欠損による育成結果

損の効果はあまり議論されてこなかった。そこで，我々は酸

酸素過剰

素制御された単結晶を用いて，酸素欠損･過剰が Ca2 RuO4 の物性に与える影響を調べた。酸素量の制御は単結晶育成時の雰囲気ガス（Ar+O2 ，10 気圧）の酸素分圧を 0 から 10 気圧

酸素欠損

5/10

3 / 102.5 / 102 / 101 / 100.25 / 10

0 / 10溶融電圧（V）

76

78

79

78

74

73

over 85

育成可能時間（分）

20

60

30

150

150

30

×

単結晶育成の可否

△

○

△

○

○

○

×

O₂/Ar+O₂(atm)まで変化させて行った。その結果を表１に示す。酸素が欠損した単結晶の育成は，多結晶原料棒の溶融自体が困難で育成

B-18

通電下モット絶縁体 Ca2 RuO4 の比熱測定の試み
久留米工業大学 A

上久保直紀A , 伊藤洋敏 A , 酒見龍裕 A , 中村理央 A , 井野明洋 A , 中村文彦 A

Mott 絶縁体 Ca2 RuO4 は，356 K 以上の温度で大きな構造変化を伴って金属に転移する。我々のこれまでの潜熱や比熱の測定から，「Ca2 RuO4 の相転移は，低温相で体積が膨張する「負の熱膨張」や 357 ∼ 200 K の温度範囲でみられるエントロピー増大など，興味ある熱力学現象を含んでいる」ことが明らかになった。一方，同様な金属転移はわずかな電場印加でも誘起される。室温で乾電池半分程度の電圧，しきい電場にしてわずか 40 V/cm の電場を Ca2 RuO4 に印加すると 1 ∼ 2 % もの体積の収縮を伴って金属化する。この電場誘起相転移を熱力学的に理解したい。また，この Ca2 RuO4 の電場誘起金属相は，電流をわずかに流し続けることで低温まで維持できる。この金属状態の熱力学的理解はできていない。なぜならば，このような定常電流
下の金属状態＝「非平衡定常状態」の熱力学現象では「熱」や「エントロピー」などの熱力学量は流れがあるためベクトル量として理解すべきだからである。このような Ca2 RuO4 の相転移を熱力学的に理解するため，電場，定常電流下での Ca2 RuO4 の比熱測定を試みている。比熱測定には 200 ∼ 400 K の温度域で比熱の絶対値を精確に測定できる（1 次相転移の比熱を測定するため）示差走査熱量計 DSC(島津製作所 DSC-60plus) を用いた。通常 DSC-60plus ではアルミ製セルを用いるが，これを電気的絶縁性と熱伝導性に優れたアルミナ製セルに変更した。そこに金電極を蒸着した単結晶試料（2×1×0.4 mm3 程度）に電場を印加しながら比熱を測定している。装置及びセルの詳細と Ca2 RuO4 の電場・電流下相転移の比熱測定の結果を報告する。

20

B-19

磁性不純物をドープしたルチル型酸化物 TiO2 の物性
鹿児島大学 理工学研究科 A , 鹿児島大学

工学部 B

新たな n 型熱電材料として、重い有効質量を持つルチル

米田智尭A , 國守大也 A , 永田勇平 B , 奥田哲治 A

510型 TiO2 に着目した。母体物質のルチル型 TiO2 の Ti サイ

Ti TM O

トの一部を磁性原子（V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni）に置換し、

1-x

4

10

さらに Ti サイトの Nb 置換と酸素欠陥により電子ドーピ
ングすることで磁性と伝導電子との相互作用による熱電特x2-δ(TM : V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni)

310性の向上を目指した。本研究では、現在までフローティン

ρ (Ωcm)グゾーン (FZ) 法により単結晶育成し、その輸送特性を測定した。その結果、得られた試料は全て Nb 置換、酸素欠
損により電気抵抗率は大きく下がったが、最低温では発散する半導体的な振舞いを示した。また、置換する磁性不純物によっては伝導電子の有無で、磁気特性が異なることを

2

10

V 1%
TiO2-δ

1

10

Fe 1%

Mn 1%

Ni 1%

0

10

見出した。本発表では、輸送特性と磁性の詳細を報告する。

Co 1%
10

-1

Ni 3%

Ti

0.97

-2

10 0

100

Nb

0.03

O

2

200

300

T (K)

B-20

擬ブルッカイト型酸化物 Al1-xTi2+xO5 の物性
鹿児島大学理工学研究科 A , 鹿児島大学工学部電気電子工学科 B

高浜隆成A , 石井透依 B , 奥田哲治 A

新たな熱電材料として擬ブルッカイト構造を持つ AlTi2 O5に着目した。本物質は、チタンの形式価数が 3.5 価である

Al Ti

5

10

のにも係わらず、金属ではなく絶縁体となっており、強相

1-x

2+x

O

5

関系の可能性が示唆されている。そこで、類縁擬ブルッカ
イト構造を持つ Ti3 O5 が存在するため、Al1−x Ti2+x O5 を

3

Ti O

10

合成できると考え、その熱電特性における過剰 Ti ドーピン

ρ (Ωcm)グの効果を調査した。FZ 法による単結晶の育成を試みたと
ころ、0≤x≤1 の範囲で結晶育成に成功した。構造解析により、実際には、Al と Ti はそれぞれのサイトにランダムに分布することが判明し、また、右図に示すように高温におい

3

5

1

10

AlTi O2て x ∼ 0.8 付近で高いゼーベック係数を維持しながら電気抵

5

-1

10

抗率が大きく下がり、熱電特性が改善されることが判った。

x=

0.25
0.50

本発表では構造、熱電特性、磁性の詳細について報告する。

x = 0.75
-3

10

0

200

400

600
T (K)

21

800 1000 1200

会場 C
領域 9, 10, 11, 13

C-4

8 年間の県事業による子ども科学実験教室
元大分大、教育 A , 大分県教委 B , 大分市教委 C , 株式会社リブネット DC博之 , 今泉純子

軸丸勇士A , 長野雄一郎 B , 栗田D

概要： 大分県には科学館や科学等に関する博物館がない。

度の大分県予算として計上し，県議会の議を経て委託事業とその様な状況のなか県は理科好きを増やし，科学や技術へのして実施されてきた。平成 30（2018）年も県予算がつき，更な関心を育てることを目的に，平成 22（2010）年７月〜平成 30

る理科好きを増やすため，その効果が期待されている。ここ（2019）年２月までの９年にわたり大分独自の予算を計上しでは平成 22（2010）年７月〜30（2018）年 10 月末日までの８「子ども科学実験教室（O-Labo と呼ぶ）
」を実施してきた。そ年余にわたる子ども科学実験教室「O-Labo」について述べる。

の開室日は毎年７月〜翌年の２月までの土，日曜日，祝祭日と夏休みで，年間 100 日を目途に開催される。

O-Labo への参加者は初年度こそ児童，生徒，保護者合わせて 2000 人に満たなかったが，講師，事務局，マスコミ，口コミ等により科学の不思議さ，面白さや楽しさが認知され参加者は年々増加してきた。平成 26（2014）年度の参加者は児童生徒と保護者を合わせると 4000 人を越え，平成 29（2017）年度には 5403 人にもなった。その結果，８年間の累計参加数は 30,163 人（そのうち子どもは 61 ％）に達する。 この実験教室は毎年単年

22

C-5

金属パイプ中の落下磁石の運動に対する教材研究熊本大学教育 A , 広島大学先端物質科学研究科 B

内村吉男A , 築出啓太 A , 河野隆盛 A , 馬場理菜子 A , 岸

木敬太 A , 板橋克美 B
金属パイプ中にネオジウム磁石などの強力な磁石を落下させると，磁石は次第にゆっくり落下する．この現象は電磁誘導により金属パイプに渦電流が生じ，渦電流から発生する磁場によって磁石に反発する力がはたらくことが原因である．十分時間が経つと，位置エネルギーによる利得がジュール熱によって失われ，磁石はゆっくりとした等速運動をする．この現象は非常に印象的であるため，オープンキャンパスなどの演示実験として活用されており，ローレンツ力を用いた運動の解析も最近行われている [1]．
本研究の目的は，エネルギーの観点から落下運動を解析し，磁石の落下速度から銅とアルミニウムの抵抗率 [2,3] の比を評価
し，ジュール熱や電磁誘導の式の理解を深める教材を開発することである.
金属パイプを N 回巻きのコイルと仮定する．磁石が等速 v で落下しているときには，磁石の位置エネルギーが，パイプ内でジュール熱としてすべて消費されると考える．この場合，コイルの抵抗を R とすると，誘導起電力の法則より R = αv を導く．

α は磁石に固有の値である．この式は金属パイプ中を落下する磁石の速度が，抵抗に比例することを意味する．
実験では，同じ形状の銅とアルミニウムの金属パイプを使う．その場合，銅とアルミニウムの抵抗率を ρCu , ρAl とすると，磁石の速度と抵抗率の比には，ρCu /ρAl = vCu /vAl の関係があることが理論モデルから予想される．実験値と比較した結果を報
告する.
参考文献

[1] 大山光晴，物理教育 55-3，(2007) 219[2] 国立天文学編, 理科年表平成 30 年度版，丸善株式会社

C-6

S=1/2 ボンド交代 XXZ 鎖の y 軸ひねり境界条件
九州大学理学研究院物理学部門 A

守屋俊志A , 野村清英 A

本研究では S = 12 ボンド交代 XXZ 鎖扱う。ハミルトニア

antiperiodic Ising

ンは以下で与えられる。

]
][
∑ [
y
x
z
Ĥ = j 1 + (−1)j δ Ŝjx Ŝj+1+ Ŝjy Ŝj+1+ ∆Ŝjz Ŝj+1
scaling dimension (Δ=2.0)

1.2

このモデルは ∆ > 1 の領域で基底状態として Dimer 状態
か Neel 状態を持ち、その 2 つの基底状態間の相転移は Ising

universality class に属することが知られている [1]。本研究では、厳密対角化法を用いて臨界指数を数値的に計算するこ
y

y

x,z

x,z

とにより、y 軸ひねり境界条件 (SL+1 = S1 , SL+1 = −S1 )での相転移は、反周期境界条件の Ising universality class に属することを確認した。

1
0.8
0.6
0.4
0.2
0

M.Kohmoto,M.den Nijs,and L.P.Kadanoﬀ,Phys.Rev.B24,5229(1981).

23

10

12

14

16 18
size L

20

22

24

C-7

量子スピン系における磁化率の異常性
九大院理 A

相場信孝A , 野村清英 A

量子スピン系において , エネルギーギャップは重要である、

その結果、1 次元系においても χ,A の異常性を確認した。そなぜなら、その有無により系の挙動を変化させるためだ。一の異常性は ∆ の増加に伴い強く現れる、また χ より A の方

般にエネルギーギャップの有無を確認する際に、磁化と磁場が強い異常性が現れることが明らかになった。

[1]H.Nakano,T. Sakai, J.Phys.:Conf.Series 868,012006(2017)の曲線を描く。しかし、その曲線では系の変化に対しエネル
ギーギャップの変化が極小のため, エネルギーギャップの有無を判別できない場合が存在する。これは、2 次元系において磁化率 χ を導入した数値対角化を用いることで判別が可能であると報告された [1]。この報告で、磁化 0 付近の磁化率は相転移を伴う異常性-発散-を持つことを確認した。この現象
が他の次元で起こるかは不明である。
この先行研究を受け、本研究では S = 1/2,1 次元系での磁化率とエネルギーの 4 階微分 A について異常性の有無を調べた。数値計算には以下のハミルトニアンを用いた。

Ĥ =)∑N ( ˆx x
ˆy y
ˆz z
j=1 Sj Ŝj+1 + Sj Ŝj+1 + ∆Sj Ŝj+1

C-8

Lieb 格子上に配置した元素の第一原理計算
福岡工大 A中川朋奈A , 丸山勲 A , 高崎真琴 A , 平川稜 A

Lieb 格子は光格子において実現されており，2 次元強束

は，Abinit により求めた Li 以外の結果について議論する．

縛模型を用いるとフラットバンドが現れる格子として知ら
れ て い る ．単 一 の 元 素 を Lieb 格 子 上 に 配 置 し た 場 合 に ，
密度汎関数法により求まるバンド構造にフラットバンドが現れるかは次近接のホッピングや電子間相互作用により
単純ではなくなる．本研究では，この問題に取り組み，フラットバンドが現れる格子定数を調べることにした．図 1
は Lieb 格子上に Li 元素を配置し第一原理計算ソフトのAbinit により求めたバンド図である．格子定数を 5.114 Åとし，全エネルギーの許容誤差を 1.0 × 10−10 eV とした．
バンドの最大値と最小値の差の絶対値を W とし，真ん中

Γ

X

M

図1 Li 1s軌道のバンド図のバンドの最大値と最小値の差の絶対値を w とすると，フラットバンド率 w/W が 5.0 × 10−2 以下となる．発表で

24

Γ

C-10

Cu(111) 表面上のグラフェンの相互回転角の理論
福教大 物理 A

三谷尚A , 向井隆浩 A , 村吉翔一 A

H.Ago 等による CVD 法によって得られた Cu(111) 表面上に成長したグラフェンでは、両者の格子定数の比率 (graphene:Cu=)
1: 1.04 に起因するモアレパターンと共に、結晶方位について 3.5°の相互回転が観測された。本研究ではこれまでに、①モアレ
パターンと LEED 像における Cu ピーク周りのサテライトの関係、加えて②モアレのドメイン間距離と相互回転角の依存性について明らかにした。なお、グラフェンの堅固さと銅の柔軟さを考慮し、「Cu がグラフェンを下地ポテンシャルとして感じる」
描像を取った。並行して、計算・観察を容易に行うため、上記の比率を 7:8 とした計算も併せて実施してきた。この相互回転角の説明は、③ 1 つの Cu 原子がグラフェン・ポテンシャルの中央にあり、（隣接するグラフェンヘキサゴンに位置する）別な Cu
原子の同ポテンシャル上の変調 (modulation) ラインが、ヘキサゴンの中心とヘキサゴンの一辺の中点を結ぶ線上 (B → A) にあれば、グラフェンと銅の格子定数比, (OA:OB)= 1 : 1.04 と併せて、回転角 θ=3.5° が結論される。（比率 7:8 では、角度は 10.5°となる。）これらから Cu 原子が感じるグラフェン・ヘキサゴン内のポテンシャルにおいて、ヘキサゴン頂点付近にはポテンシャルの山が炭素 2pz 軌道に起因して予想され、同時にヘキサゴンの中心から各辺の中点に延びる６回対称のの溝が存在し、このためグラフェン・ポテンシャルは、最安定点近傍で、V6 (r, θ) = V60 cos(6θ)

である。なお我々が旧来から使用してきたポテンシャル；VG (r) = VG0 (cos(G1 · r) + cos(G2 · r) + cos(G3 · r)) ；その最安定点近傍は円対称に近く、これによるモン
テカルロ・シミュレーションでは相互回転は見いだせなかった。当発表では、V6 (r, θ) = V60 cos(6θ)

を反映した６回回転対称性の深い溝を持ったポテンシャルでシミュレーション（目下、格子定数比 7:8 のみ）を実行し、構造因子像における Cu ピークのグラフェンピークを用いて回転を観察した。結果は、Cu 系が初期角度 0°から期待する回転角に向かうことは無理であったが、隣接 Cu 原子を回転角によるポテンシャル曲線に即して、与えた各初期角度から左右どちらに回転するかの定性的傾向に従うことが示せた。期待される角度 10.5°は弱い停留位置となった。以上はモデルポテンシャルによる計算であったが、分子計算ソフト Gaussian によるエネルギー計算によって、ポテンシャルのエネルギー値の評価を進めている。

C-11

低温水素吸蔵に伴うイットリウムナノコンタクトの電気伝導特性変化
九大院工 A

宮川一慶A , 高田弘樹 A , 稲垣祐次 A , 河江達也 A

我々はこれまでに、金属ナノコンタクトを液体水素中 (T[1] K.Ienaga, et al, Appl.Phys.Lett. 106, 021605 (2015).

< 20K) に浸すことで、低温でも金属への水素吸蔵が生じる

420
Y in LH2のかに注目して研究を行ってきた。これまでの実験から、ナノコンタクトの両端へ電圧を印加すれば低温でも水素吸蔵が

410

dI/dV [G0]誘起されることが分かっている [1]。この結果は、本手法により低温下で金属水素化物を生成できることを示している。そこで我々は、水素化により金属-絶縁体転移が起きることが知られているイットリウム (Y) に着目し、その液体水素中での電子輸送特性を追跡することで水素化物形成と電圧の関係性

400
Y in Vacuum390を調べた。図 1 の赤線は真空中で測定した Y ナノコンタクト

T ~ 16 K
G(0mV) ~ 400 G0の dI/dV スペクトルである。上に凸の形状をしており、他の

380
-60

金属ナノコンタクトでのスペクトルと一致している。一方、Y ナノコンタクトを液体水素に浸した状態で約 350 mV の電

-30

0

30

60

V [mV]

圧を印加すると、スペクトルが V 字型へと変化する (図 1 青

図1. 真空中(赤線)および液体水素中で水素吸蔵させた
後(青線)で測定した Y ナノコンタクトにおける
dI/dV スペクトル線)。この変化は、コンタクト部が水素化し絶縁体へと転移したことに起因していると考えられる。本講演ではこれらの結果について報告する。

25

C-12

超伝導金属ナノコンタクトへの水素吸着・吸蔵による電気伝導特性異常
九大院 A , 金沢大教育 B

高田弘樹A , 宮川一慶 A , 稲垣祐次 A , 辻井宏之 B , 河江達也 A

金属中の水素原子は、低温で量子的な振る舞いを示すこY. Onishi, et al, Appl. Phys. Lett. 106, 021605 (2015)とが知られている。我々はこれまで、この低温における金属中水素の拡散現象に注目し、低温で水素雰囲気中に曝した金属ナノコンタクトの微分伝導特性変化の測定を行ってきた [1]。これまでの実験では、ナノコンタクトへと 10mV以上の電圧を印加すると金属中にフォノンが励起されるが、このフォノンが水素の拡散を誘起していることが分かっている。そこで今回、フォノンによらない低温での水素拡散の検出を目指して、水素の吸着した超伝導ニオブナノコン
タクトの特性評価を行った。その結果、dI/dV 信号には特異なピーク構造が観測された（図１）。このそれぞれのピー
クは V = 0.1meV 程度の狭い間隔で現れており、また温度変化によってそのピークの出現電圧値は変化しない。現状図１．NbコンタクトをT ~ 15KでH2 ガス中（P ~0.02MPa）に曝し、その後にT ~ 4.5Kへと冷却して測定することで得られたdI/dV信号

この異常の詳細な起源は不明であるが水素の影響によって出現している可能性が高い。本講演ではこれら観測されている振る舞いについて報告する。[1] K. Ienaga, H. Takata,C-13

変形下における金属ガラスの構造異方性と弾性不均一
大分大 A

村上祐太A , 岩下拓哉 A

ガラスとは無秩序な構造をもつ固体状態のことを指し, 一般に液体を急冷することにより作成することができる.

しかしながら，弾性率のようなガラスの機械的特性の微視的理解は十分には進んでいない．この問題克服の鍵は, 原子構造の「無秩序さ」の物理学な役割を明らかにすることであり,その構造とガラスの巨視的物性とを直接関係付けることが重要である. 本研究では変形下の二成分金属ガラス (Cu50Zr50) の分子動力学シミュレーションを用いて，金属ガラスの内部構造の異方性を球面調和関数により抽出し，構造の異方性を動径分布関数により特徴づけた．結果，ガラスの力学的応答は，空間的に不均一であることがわかった．また，ガラスの応力緩和と弾性率の関係性について議論する．

26

C-14

回転円筒容器内の粉粒体の流れ場測定
九大院理 A内海脩帆A , 稲垣紫緒 A

回転ドラムによる粉粒体の分離現象とは、水平に置いた円筒容器に 2 種のサイズの異なる混合粒子を入れ回転させた
とき軸方向に粒子が分離し縞模様のバンドが形成される現象である。この分離現象は容器に対する粒子の充填率、回転速度によりバンドの振る舞いが変化し、充填率が低いときではバンドが時間経過に対し結合し減少しいく。一方、充填率が高いときにはドラムの中心付近で新しいバンドが形成され壁で消滅する様子が連続的に繰り返されることが知られている[1]。しかし、バンドが軸方向に動く駆動力の起源については、不明な点が多い。相分離が起こることによってバンドが軸方向に駆動されるのか、それとも円筒容器の回転から受ける駆動によって単種の粉粒体でも軸方向に運動が生じうるのか、を明らかにするために、まずは単種の粒子を円筒容器に入れ、回転ドラム内の粒子の表面流の速度分布の測定を行った。今発表では、粒子画像流速測定法 (PIV) を用いて、流動化している表面の流速分布を測定した結果について報告したい。

[1] S. Inagaki and K. Yoshikawa, Phys. Rev. Lett. 105,118001 (2010)

C-15

回転ドラムにおける動径方向の分離現象について
九大院理 A

近堂くるみA , 稲垣紫緒 A

粉粒体は外部から揺動を加えると分離しやすい性質

and

D.V.Khakhar,Annu.Rev.Fluid

Mech.32,55(2000)

Diameter ( glass ) [mm]が あ る 。水 平 に 置 い た 円 筒 容 器 に 混 合 さ せ た 二 種 類 の 粉

4

粒 体 を 入 れ 回 転 さ せ る と 、そ れ は 三 パ タ ー ン の 終 状 態 を2取り得る。一つ目は混合状態、二つ目は回転軸に沿ってコ
ア の 部 分 に 小 さ い 粒 子 が 集 ま り 、そ の 周 り を 大 き い 粒 子

1が 覆 う radial segregation、三 つ 目 が 回 転 軸 に 対 し て 垂 直に 縞 々 の パ タ ー ン が 現 れ る axial segregation で あ る [1]。

0.8

Axial segregation は必ず radial segregation を経由してか

0.6

ら 形 成 さ れ る こ と が こ れ ま で の 実 験 で 知 ら れ て い る 。本
発 表 で は 、混 合 す る 粒 子 の サ イ ズ と 比 重 を 系 統 的 に 変 化

0.4

させることで、混合粒子のサイズと比重に依存してどのよ
うに終状態が選ばれているのかについて研究を行なった。

図 : 回転開始から10分後の上・横からの様子。アルミナのサイズは2mmに固定。
ガラスとアルミナの比重はそれぞれ 2.5 と 3.6 𝑔 𝑐𝑚3 である。

発表ではその実験結果について報告する。[1] J.M.Ottino

27

C-16

複数金融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

不規則な変動を示す金融時系列の研究では、確率論を用い石崎龍二A , 井上政義 B

参考文献

た理論解析が行われる一方で、ランダムウォークからの逸脱[1]R. Ishizaki, M. Inoue, Time-series analysis of foreign ex-

も多数報告されている。例えば、金融時系列は、金融危機のchange rates using time-dependent pattern entropy, Physica A, 392, 2013, pp.3344-3350.

期間中に急激な変化を示す。
私たちは、外国為替レートの時系列の時間的に局所的な変[2] 石崎龍二，統計数理研究所共同研究リポート「経済物理と動に着目し、エントロピーを使った分析を進めてきた（［1］,その周辺 (10)」，第 311 巻，2014, pp.73-81．

［2］）。複数の外国為替レートの時系列からパターン・エント[3] 石崎龍二, 井上政義，統計数理研究所共同研究リポート「経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

済物理とその周辺 (13)」，第 378 巻，2017, pp.11-17．

きる（図は 7 種類の通貨ペアの外国為替レートの日次データ[4]R. Ishizaki, M. Inoue, Time-series analysis of mul-から構成したパターン・エントロピー）。パターン・エントロ

tiple foreign exchange rates using time-dependent pat-

ピーが高い値が続く期間では、複数の為替レートの変動が大

tern

entropy,

為替レートの変動が大域的に安定であると考えられる。

0 .6

S ( 7 ,1 2 8 ,{ qm } ,t)

域的に不安定になっており、低い値が続く期間では、複数の0 .8

講演では、外国為替レートの大域的な変動の複雑さに加えて、外国為替レート間の相関を、種々のエントロピー、相関

C-17

A,

490,

2018,

pp.967-974.

0 .4
0 .2
0 .0
1 9 9 9 /0 7 /0 9

係数等により分析した結果を報告する（［3］,［4］）。

Physica

2 0 0 5 /0 7 /0 9

2 0 1 1 /0 7 /0 9

tim e [d a y ]2 0 1 7 /0 7 /0 9

Nambu-Goldstone モードによって誘起される弱い乱流における Superdiﬀusion
九大工 A , 阪府大工 B

衞藤亮治A , 松尾岬 B , 及川典子 B , 河野真也 A , 岡部弘高 A , 原一広 A , 日高芳樹 A

ホ メ オ ト ロ ピ ッ ク 系 の 液 晶 電 気 対 流 で は 、液 晶 配 向 がべた（図 2）。さらに、磁場を印加することにより NG モー

Nambu-Goldstone(NG) モードとして振る舞い、対流と相ドを抑えた系のパターンに対して同様の解析を行い、この互作用することによりソフトモード乱流 (SMT)（図 1）といsuperdiﬀusion に対する NG モードの役割を明らかにする。

う弱い乱流（時空カオス）が生じる。SMT 中の微粒子の拡散
は、粒子が対流ロールにトラップされるために subdiﬀusionになると予想されたが、実際は弾道的な superdiﬀusion が起こる。このメカニズムを解明するのが本研究の目的である。この superdiﬀusion は、粒子がロールにトラップされたままロール自体が運動することによって生じていると考えられる。そこで、SMT のパターン画像に PIV(Particle Image

Velocimetry) の技術を応用してロールの大局的な動きを調図１：ソフトモード乱流

28

図２：PIVによって得られた対流ロールの運動C-18

最速降下問題への微分幾何的アプローチ
沖縄高専 A

森田正亮A

一様な重力場中にある粒子が二点間を滑らかな曲線に沿って運動するときに，「かかる時間が最短となるのは，どのような経路をとるときか?」という，いわゆる「最速降下問題」について再考する．変分法により，その解がサイクロイドとなることはよく知られているが，一様な重力場に限らず，一般的なポテンシャル中での運動を幾何学的な視点でとらえ直し，そのような一般的な意味での「最速降下曲線」を曲面上の測地線と見なすことはできるか? という問題について考察する．共形平坦な計量を持つ 2 次元リーマン多様体での測地線と見なせることは直ちに分かるが，その多様体を 3 次元空間 R3 に埋め込むことができるかどうかは自明でない．そこで，回転面という条件の下で曲面を構成することを試み，ポテンシャルと構成された曲面の関係を明らかにする．また，曲面の平均曲率がゼロである「極小曲面」の場合，および「平均曲率一定面」の場合に埋め込み可能であるための条件について議論する．

C-19

ボーア半径の内側
日本文理大学 A , 日本文理大学工学部機械電気工学科 B

1. ボーア共鳴 (水素原子)・・エネルギー関数 F (r)(= me cC0 ) = √ me c
1−

2

竹本義夫A , 島元世秀 B

e
2

−

k0 e2
me c2 rk0 e
me c2 rR0

放物線からのシフトエネルギー ∆E[kgm2 /s2 ] = me c2 − √me cv 2 e− r2

1−( c )

1

(2r)v

v
2
(.=· 21 me v 2 = h[kgm2 /s] ν[/s] ) と ν = 2π(2r)= π(2r)
2 (周回振動数) より
ν[/s] (光・電子)
2πrme v[m/s]ν [/s] (at 2r) (= h[kgm2 /s] ) = 1, 2, 3, 4, · · · で共鳴する。
ν2= 1 のとき ν1 = ν1 r = (2π)2hme k0 e2 = 5.2923 × 10−11 (= r1 ) はボーア半径(i) ν[/s]
[/s]
2

ν

2
(ii) ν[/s]= 2, 3, 4, · · ·, n のとき νn = νnn rn = (2π)(nh)
2 m k e2 (= n r1 )
e 0
[/s]

2. (Maxwell 方程式による) 運動方程式
主方程式は

(

dr 2
C 0 R0C) = ( e r )2 − ( )2 − 1,
dcτ
c
cr

R0 =

keQ .
=· 2.81795 × 10−15 m.
me c2

ここで C0 はエネルギー関数のスピード定数、C は面積速度定数。

3. 花びら共鳴 (中性子)
軌道方程式はdrdr(=) = −rR0dθe− r dΦ√−1 + r2

これを解いて花びら軌道を得る。

*詳しくはhttp://www.nbu.ac.jp/∼shimamoto/genko.html

29

C02 2R0c2 R0
e r − r2 2 e r
2
C
C

会場 D
領域 7, 12D-6細胞死に向かう Hela 細胞のマイクロレオロジー計測
九州大学理学部物理学科 A , 九州大学大学院理学研究院 B

藤原誠A , 永尾渉 B , 池永匡宏 B , 水野大介 B

細胞内部は、各種の蛋白質や細胞小器官で混み合ってお剤であるが、むしろ細胞死の誘導とともに細胞質のガラス化・り、健全な細胞の物理的性質は、ガラス的な混み合い状態が、ゲル化が起こり力学特性の変化が生じている可能性がある。
α" ω Âß´SD/kT (m/N)

代謝により駆動されたアクティブガラスとして理解される。
他方で細胞死の過程では、細胞の代謝や PH、構造の変化とともに、その力学的性質も多大な影響を受けるが、そのメカニズ
ムは不明である。

本研究では、ヒト由来のガン細胞株である HeLa 細胞に、抗がん剤 (パクリタキセル) を作用させ、細胞死を誘導させた細胞内部のマイクロレオロジー (MR) 計測を行った。MR では、細胞内に分散されたプローブ粒子の運動

0h
2h
4h
6h
8h

5

10

4

10

3

10

2

10

1

10

0

から細胞質の力学的性質を求める。パクリタキセル投与 (0h)10後の、細胞内粒子の揺らぎのパワースペクトルの時間変化を下図に示す。パクリタキセルは微小管の重合を阻害する抗がん

30

1

2

3

10
10
10
Frequency (Hz)

4

10

D-7

半屈曲性高分子ゲルの局所力学応答のスケール可能性
九州大学 A

白木啓悟A

細胞内部では細胞骨格や細胞外繊維等の生体高分子がネットワークゲルを形成している。これらのゲルは曲げに対する復元力を示す半屈曲性の高分子からなり、外力の印加によって硬化する強い非線形応答性を持つため、細胞に力学的な安定性を与える。
細胞内部の生理的現象の多くは、細胞骨格が分子モーターの生成する局所的な力学場により駆動されて進行する。従来、生体高分子ゲルの力学応答は、マクロレオメーターを用いて観測されてきたが、この方法では局所的な力学場に対する応答を広い周波数域で観測することができない。そこで本研究では、各種の細胞骨格ゲルに対して光捕捉力によってミクロスケールの力を印加し、周辺媒質の局所的な力学応答をマイクロレオロジー法により観測した。マイクロレオロジー (MR) とは、プローブとして媒質に分散させたコロイド粒子の運動から周囲の媒質のメソスケール（nm〜µ m）の力学物性を計測する手法のことである。
任意の制御された捕捉力 (牽引力) をコロイド粒子に印加しつつ、その運動を多重のフィードバック制御により安定的に追跡した。これにより、コロイド粒子を介して媒質に局所力学場が与えられる。その結果、印加する牽引力の増加とともに、プローブ
粒子の熱ゆらぎが広い周波数範囲で減少する様子が観測された。細胞骨格ゲルは、外場の印加に対して、まずスケール不変なア
ファイン変形を起こしたのち、非アファイン性の遅い緩和を示す。広帯域の観測が可能なマイクロレオロジーは、初期のアファ
イン変形を含めた広い時間スケールの力学緩和挙動を観測できる。本研究では、細胞骨格ゲルのアファイン変形の数理モデルを解析し、実験結果と比較することで、その非線形挙動にスケール不変性が存在する可能性を見出した。

D-8

光捕捉による局所的な力印加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 A

江藤高宏A , 林原就斗 A , 水野大介 A

私たちの身の回りに存在するソフトマターは、単純液体とは異なり外力の印加により、力学的性質が大きく変化して多彩な流動挙動を示す。剛体球コロイドの濃厚懸濁液は、その非線形流動のメカニズムを調べるための単純なモデル系として用いられる。従来、市販のレオメーターを用いて、マクロなスケールの流動が広く研究されてきた。しかしながら、濃厚
コロイド系の流動挙動は構成粒子の相互作用に由来するため、微視的なレベルでの力学応答を観測することで、その非線形機構の理解に繋がる。本研究では、コロイド懸濁液 (φ=0.53)
中に分散させたプローブ粒子に光捕捉により牽引力を加え、揺らぎと輸送特性を観測した。ストークス関係式から求めた
周囲媒質の局所粘性は、粒子の輸送速度が増加するにつれ減

図1：コロイド懸濁液の非ニュートン流動と揺らぎ
η: 懸濁液の粘性率
η0 : 水の粘性率σ2 : 懸濁液の揺らぎの分散 σ02 :水中の揺らぎの分散

少した (thinning)。しかしながらこの時の粒子揺らぎには、粘性減少から予測される程の増大は観測されなかった。(図 1)

31

D-9

光トラップを用いたコロイド粒子の交流電場応答測定
九大理 A , 九大院理 B

村上幸輝A , 壹岐晃平 B , 木村康之 B

コロイド粒子の表面電荷は、コロイド分散系の安定性を支配する基本的かつ重要な物性量の一つである。本研究では、
光トラップした単一コロイド粒子の交流電場応答を、レー
ザーインターフェロメトリ法を用いて直接測定し、複素電気泳動移動度の新しい測定法の開発を目指した。本手法により、

1Hz から数十 kHz にわたる広周波領域での単一コロイド粒子の移動度の周波数依存性が、少量のサンプルによって測定可能となる。さらにこれらの測定により、粒子表面における電荷のダイナミクスの理解、また周囲の媒質の粘弾性スペクト
ル測定が可能となることが期待される。
図 1 に 、直 径 1µm の シ リ カ 粒 子 の 水 中 で の 見 か け の
移 動 度µの 実 部 と 虚 部 の 周 波 数 依 存 性 示 す 。低 周 波 で はトラップの効果によりµがゼロになっている。そこで、この効果を除くためシリカ粒子の熱揺らぎから求めたコー
ナ ー 周 波 数 を 用 い て 、図 1 に 対 し て 補 正 を 行 っ た 結 果を 図 2 に 示 す 。こ れ ら の 結 果 か ら 、10Hz か ら 1kHz の範囲で移動度に周波数依存性がないことが確認された。

D-10

水の負の熱膨張の熱力学的機構
琉球大学理学部物質地球科学科 A

安富允A

通常の物質は、温度に関係なく、熱すると膨張して、冷やすと収縮する（正の熱膨張）。しかし、水の場合は、ちょっと様子が違う。水は、4 ℃以上では正の熱膨張をするが、それ以下の温度では負の熱膨張をする。すなわち、水は、4 ℃以下では熱すると収縮して、冷やすと膨張する。
真冬の寒冷地では、マイナス数十度まで気温が下がって、湖、川、池などの水が凍ってしまうが、氷が張るのは表面だけである。氷の下では水中生物が元気に泳ぎ回っている。これは、水の負の熱膨張のお陰である。このように、地球上の生物が、年中
元気で生きていけるのは、このような水の不思議な性質のお陰である。
正の熱膨張の熱力学的機構については、すでに解明されているが、負の熱膨張については、何世紀にもわたる、大勢の研究者の努力にもかかわらず、謎のままであった。その間に、様々な説が提唱されてきたが、何れも現象論的記述に留まっているか、そうであってほしいという願望を述べているだけであり、現象の本質を捉えた説明はなされていない。最近、我々はこの謎を根源的に解明した。
ここで、何を示せば、熱力学的現象を根源的に解明したと言えるかについて論じてみたい。周知のごとく、物質の熱力学的性
質は粒子間相互作用に依って決まるが、関連した諸々の物理量は熱力学の法則と統計力学の技法を使って導き出すことができる。したがって、実験結果を再現する粒子間相互作用を決定し、導かれた物理量と相互作用の関数形の間に成り立つ関係性を明らかにして、現象の背後にある熱力学的機構が明かされれば、熱力学的現象の謎は、根源的に解明できたと言える。本講演は、その成果についての総合報告である。
参考文献 [1] M.Yasutomi, Front. Phys. 2, 64 (2014). [2] M.Yasutomi, Front. Phys. 3, 8 (2015). [3] M.Yasutomi, Front.

Phys.,4, 21 (2016). [4] M.Yasutomi, Physics of liquid water (大学院生向け教科書出版予定).

32

D-11

せん断流動場における MBBA 液晶の電気対流とレオロジー
大分大学 大学院 工学研究科

A, 別府大学短期大学 B

津田洋介A , 長屋智之 A , 後藤義友 A,B

電気流体対流 (EHC) の存在下で、p-methoxybenzylidene-

周波数依存性を調べた結果を図２に示す。これらの結果を

p-’-n-butylaniline (MBBA) の見かけの粘性は印加電圧が低詳細に報告する。(1) T. Nagaya, M. Niu,S. Nara,Yang Ho

い領域では増加し、高電圧領域では減少することが報告され

Na and H. Orihara, Phys. Rev. E,87, 012501-1-10(2013)ている 1)。これは MBBA の負の誘電率異方性に起因する負の電気的応力により、粘度計が感知するせん断応力が減少するためと考えられる。さらに、低周波、高電圧領域の低せん
断領域では粘性が負になる現象が見られる。一般に、液晶電気対流の振る舞いは印加電圧や周波数によって変化することが知られている。そこで、見かけの粘性が負になる領域で、せん断速度とせん断応力の関係の電圧、周波数依存性を調べた。せん断速度を制御して電圧依存性を調べた結果を図１(a)、せん断応力を制御して電圧依存性調べた結果を図１ (b)、D-12

液晶電気対流の二値ノイズ印加による影響
大分大学

工学研究科 A , 大分大学

工学研究科 B , 別府大学

大分大学 C野中祐輝A , 長屋智之 B , 後藤

善友 C
非平衡散逸系の研究では、対流系がその典型的な対象とされており、有名なものの一つに液晶電気対流 (Electro Convec-

tion:EC) がある。EC は、異方性流体である液晶にある閾値以上の電圧を印加すると電気・流体力学的効果により起こる対流のことである。EC は電気制御現象であることから、非平衡散逸系におけるノイズの応答性を調べる対象として研究されてきた[1]。最近、九州工業大学の許らが、EC におけるノイズの応答性を報告した [2]。彼らの実験では、ホワイトノイズをローパスフィルタ (LPF) に通し有色ノイズにする。有色ノイズのノイズ強度と LPF の遮断周波数を変化させることでウィリアムズド
メイン (WD) 発生時の閾値電圧の変化を調べた。その結果、以前の研究ではホワイトノイズの強度が増加するに比例して閾値
電圧も増加していたが [1]、遮断周波数を 2kHz 以下の有色ノイズを印加することで閾値電圧が減少するという結果が観測された [2]。有色ノイズの効果は許らによって詳細に調べられているが、相関のあるノイズは他にもあり、二値ノイズの効果はまだ十分に調べられていない。そこで本研究では、ノイズの種類を二値ノイズにし、ノイズの相関時間と強度を変化させることでWD 発生するときの閾値電圧の変化を調べた。その結果、ノイズの強度を上げることによって WD 発生時の閾値電圧が減少することが観測された。発表では、EC に対する二値ノイズの効果について詳細に報告する。[1] S. Kai, T. Kai, M. Takata,and K. Hirakawa, J. Phys. Soc. Jpn. 47, 1379 (1979) H. Brand and A. Schenzle, J. Phys. Soc. Jpn. 48, 1382 (1980). T.
Kawakubo, A. Yanagita, and S. Kabashima, J. Phys. Soc. Jpn. 50,1451 (1981). [2] Jong-Hoon Huh and Shoichi Kai J.
Phys. Soc. Jpn. 83, 063601 (2014)

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D-13

コレステリック液晶のトポロジカル欠陥
九大理 A , 九大院理 B

林和気A , 木村康之 B

コレステリック液晶は分子配向にらせん構造（らせんピッ

低周波電場を印加後、電場を切る。

チを p とする）を有する複雑液体である。この液晶をセル表面で分子が垂直配向するように表面処理したセル厚 d のセルに閉じ込めると、p と d の大小によって様々な欠陥を伴った配向構造を自発的に形成する。さらに、電場を印加によっても構造が変化することが知られている。

100mm

例えば、p > d であるセルでは図左に示すような縞状のパターンが形成される。このセルに低周波の高電場を印加した
のち、電場を切ると図右上のような液滴が密充填した安定な200mm構造へと変化する。さらにこの構造に高周波の高電場を印加

高周波電場を印加後、電場を切る。

初期状態

すると、再び図右下のような縞状のパターンに戻る。
本研究ではこれらの欠陥構造を局所的に発生させることを目指し、さまざまな方法を実験的に検討した結果を報告する。
200mm

図. 垂直配向セル中でコレステリック液晶が形成する
パターン。

D-15

環状分子の固液転移
九大理 A

上戸美乃A , 松井淳 A

円環状粒子で構成される系の巨視的な性質を調べるため、
モンテカルロ法を用いた計算機シミュレーションを行った。
異なる 2 つの円環状粒子の微小体積間には距離の 12 乗に反比例する斥力相互作用

ϕ(r) = ϵ( σ )12rがはたらくとして、円環状粒子の間にはたらく斥力相互作用
はそれぞれの粒子の微小体積の間に生じる斥力の和となる。
ここで、σ は斥力が及ぶ距離スケールであり、円環の半径は5σ とした。
高温では円環粒子の位置と向きは乱雑であるのに対して、低温では図に示すようなラメラ構造になることがわかった。

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D-16

界面不安定性による星形パターンの形成機構
福工大工 A , 千葉大理 B , 九大総理工 C

田中光貴A , 下川倫子 A , 北畑裕之 B , 坂口英継 C

近年、流体の流れと化学反応の 2 つの要因によって促される
界面での不安定性に関する研究が注目されている。二流体の粘度や pH を変えることで特徴的なパターンが見える viscous

fingering がその例として挙げられる。我々は、コロイド溶液（牛乳）に界面活性剤（2-メトキシメタノール）を 1 滴滴下すると、二流体界面に星形パターン（図 1）が自発的に形成されることを発見した。星形パターンのツノの数（波数）k はベース
溶液の粘度µと共に増加する（図 2）。星形パターンの形成メ

図1

カニズムは①酸性の界面活性剤と牛乳コロイドの凝集、②凝10mm
星形パターン

集したコロイドの掃き寄せ、③コロイドの拡散といった 3 つの要素によると考え、数理モデルを提案した。数理モデルが与えるµと k の関係は実験が与えるものと近い傾向を示した。

図2 粘度µ-波数kのグラフ

D-17

高濃度ペーストにおける亀裂の断面から見る記憶
福岡工業大学 A , 九州大学 B

武藤靖弘A , 吉岡拓馬 A , 久藤祟晃 A , 下川倫子 A , 坂口英継 B

破壊とは、ものに何らかの力や影響が加わることにより、形状・機能・性質などが失われることである。破損事故などの再発を防ぐためには、破損原因を解明しなければならないが、その破損解析の最も有力な手段の一つが破面の観察とその解析である。破断面には破損するに至った原因と破損の経過などが刻まれており、これらが破損原因の解明に重要な手がかりを与えてくれる。我々は高濃度ペーストの乾燥時における低速破壊の破断面に着目した。図１は炭酸カルシウムペース
トの亀裂断面の乾燥後の写真である。表面には羽毛状のような模様が観察されたことから、羽毛パターンを特徴づける角度θを測定した (図 1)。さらに、高濃度ペーストにおける乾燥破壊時の亀裂の進展速度 v を計測し、θと v の関係を実験で調べたところ、比例関係を持つことが分かった (図 2)。

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D-18

過傾斜ディラックコーン系での量子振動の理論
熊本大学教育 A , 兵庫県立大物質理学 B

岸木敬太A , 長谷川泰正 B

グラフェンは 質量ゼロのディラック電子系であり, ディラック点近傍でバンドはコーン形をしている [1]. 一方, 二次元有機導体の α-(BEDT-TTF)2 I3 も, 質量ゼロのディラック電子系として知られている [2,3]. この物質では, グラフェンとは異なりコー
ンが傾くことが示されている [2].
我々は [4], y 軸方向の一軸圧力 (P ) が P = 2.3 kbar のとき, ディラックコーンが臨界的に傾き, バンド交差点付近の分散が,三方向 (±kx と −ky ) に関しては線形, 一方向 (ky ) については二次曲線になっていることを見つけた. これを 3/4 ディラック
4コーン, 新しい交差点を 3/4 ディラック点と名付けた. ランダウ準位は (nH) 5 に比例することも示した [4,5].

P ≤ 3.0 kbar では, ホールポケットと電子ポケットのフェルミ面が共存する補償された金属になっている. 伝導面に垂直磁場を印加した場合, ランダウ量子化が起こり, de Haas van Alphen (dHvA) 振動の出現が期待される. 特に, P ∼ 0.2 kbar では,

1 つの電子ポケットが 2 つの小さな電子ポケットに分裂し, フェルミ面のトポロジーが変化する. その変化は, 磁気貫通現象に大きな影響を与えていることが予想される. さらに, そのトポロジー変化は Lifshitz 転移 [6] にも関連している.
しかしながら, そのような系の dHvA 振動はこれまで研究されていなかった. 電子ポケット間の鞍点で, サイクロトロン振動
数が発散するので準古典論的な理解は困難になる. 本研究では, 量子論的に Lifshitz 転移近傍の dHvA 振動について調べる.

[1] K. S. Novoselov, et al, Science 306, 666 (2004).
[2] S. Katayama, A. Kobayashi and Y. Suzumura, J. Phys. Soc. Jpn. 75, 054705 (2006).
[3] N. Tajima, S. Sugawara, M. Tamura, Y. Nishio and K. Kajita, J. Phys. Soc. Jpn. 75, 051010 (2006).
[4] K. Kishigi and Y. Hasegawa, Phys. Rev. B 96, 085430 (2017).
[5] Y. Hasegawa and K. Kishigi, arxiv:1809.02276.
[6] I. M. Lifshitz, Zh. Eksp. Teor. Fiz. 38, 1569 (1960) [Sov. Phys. JETP 11, 1130 (1960)].

D-19

静水圧力下の α-(BEDT-TTF)2 I3 の 3/4 ディラック
熊本大学教育 A , 兵庫県立大物質理学 B

今福晴仁A , 岸木敬太 A , 長谷川泰正 B

二次元物質であるグラフェンは導電性や，強靭性から様々な分野で注目されている．この物性はグラフェン中の π 軌道の電子状態に起因しており，その電子は「質量のない Dirac 電子」と呼ばれ， フェルミエネルギー付近では四方向の分散が線形であり，バンドはコーン形をしている．それはディラックコーンと呼ばれている．「質量のない Dirac 電子」を持つ代表的な物質はグラフェンの他に二次元有機導体である α − (BEDT − TTF)2 I3 がある [1]．

α − (BEDT − TTF)2 I3 の結晶軸の y 軸方向に一軸圧力を 3.0kbar 以上与えた場合，フェルミエネルギー付近の状態は，グラフェンと同じくゼロギャップ半導体になっているが，ディラックコーンはグラフェンとは異なり傾いている．さらに，一軸圧力を 2.3kbar 与えたときには，三方向の分散が線形であり，一方向の分散が二次曲線である特徴的なバンドが確認され，3/4
ディラックコーンと名付けられた [2]．
本研究では，α − (BEDT − TTF)2 I3 の静水圧力下での 3/4 ディラックコーンの存在の可能性について，拡張ヒュッケル法で得られた飛び移り積分 [3] 用いて，エネルギーバンド図を詳細に調べた．その結果，静水圧力が 7.5kbar のとき，下から 3 番目と 4 番目のバンドの接点付近で，3/4 ディラックコーンが存在することを明らかにした．
参考文献[1] K. Kajita, Y. Nishio, N. Tajima, Y. Suzumura, and A. Kobayashi, J. Phys. Soc. Jpn. 83, 072002 (2014)[2] K. Kishigi, and Y. Hasegawa, Phys. Rev. B 96, 085430 (2017)[3] R. Kondo, S. Kagoshima, N. Tajima, and R. Kato, J. Phys. Soc. Jpn. 78, 114714 (2009)

36

会場 E
素粒子論, 理論核物理

E-10ディラック１６元数とディラック方程式（カイラル表示）
宮嶋学術財団 A

那須俊一郎A

１，日本文理大学の竹本義夫名誉教授は「４元ベクトル積」を使って、電磁場には、スカラー電場Ｅ s が存在することを明らかにし、４元マクスウェル方程式の完全形を導いた。
２，ロシアのＶ・ミロノフは、「時空１６元数」と名付けたものを用いてクライン・ゴルドン方程式を導いているが、ここでは、後にディラック方程式を導くために、ディラック行列 ρ、σ を使った１６元数を用いることにする。これを「ディラッ
ク１６元数」略して「Ｄ１６元数」と呼ぶことにする。
３，４元ポテンシャルＷが従うクライン・ゴルドン方程式は、特殊相対論で粒子が従うエネルギー運動量の関係式 Ｅ 2 −（ｃｐ）2 −（ｍｃ 2）2 ＝０ を量子演算子で置きかえた （１／ｃ 2・∂ 2 ／∂ｔ 2 −∇ 2 ＋（ｍｃ／ℏ）2）Ｗ＝０である。これをＤ１６元数で書くと、符号が対称的な積に分解できる。（i ρ 1・１／ｃ・∂／∂ｔ−ρ 2 ∇− i ρ 3・ｍｃ／ℏ）×（i ρ

1・１／ｃ・∂／∂ｔ−ρ 2 ∇− i ρ 3・ｍｃ／ℏ）Ｗ＝０
４，これから、Ｄ１６元数のディラック方程式は、Ψを４成分スピノルとすると、（i ρ 1・１／ｃ・∂／∂ｔ−ρ 2 ∇− i ρ

3・ｍｃ／ℏ）Ψ＝０である。内包されたディラック行列σを顕わにすると、（i ρ 1・１／ｃ・∂／∂ｔ−ρ 2 σ∇− i ρ 3・ｍｃ／ℏ）Ψ＝０となる。これを、通常のディラック方程式（カイラル表示）（i ρ 1・１／ｃ・∂／∂ｔ−ρ 2 σ∇−ｍｃ／ℏ）Ψ＝０と比較すると、D １６元数のディラック方程式もカイラル表示であることがわかる。しかし、質量項が異なる。
５，クライン・ゴルドン方程式を導くときを考えると、通常のディラック方程式では、（i ρ 1・１／ｃ・∂／∂ｔ−ρ 2 σ∇−ｍｃ／ℏ）×（i ρ 1・１／ｃ・∂／∂ｔ＋ρ 2 σ∇＋ｍｃ／ℏ）＝−１／ｃ 2・∂ 2 ／∂ｔ 2 ＋∇ 2 −（ｍｃ／ℏ）2 となるが、左辺の積の符号が対称的ではない。また、σを内包してρだけのＤ１６元数の積にしても、（i ρ 1・１／ｃ・∂／∂ｔ−ρ 2 ∇−ｍｃ／ℏ）×（i ρ 1・１／ｃ・∂／∂ｔ−ρ 2 ∇＋ｍｃ／ℏ）＝−１／ｃ 2・∂ 2 ／∂ｔ 2 ＋∇ 2 −（ｍｃ／ℏ）2 となって、やはり質量項の符号が対称的ではない。
６，これに比べ、Ｄ１６元数のディラック方程式では、すでに述べたように、左辺の積の符号が完全に対称的になっている。

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E-11

Z3 対称性のある格子 QCD 計算と現象論模型
佐賀大理工 A , 九大院理 B

河野宏明A , 開田丈寛 B , 管野淳平 B

量子色力学（QCD）における相図の研究は、素粒子・原子核物理学だけでなく宇宙論・天体物理学においても重要な研究テーマである。しかし、高バリオン数密度状態では、第１原理である格子 QCD 計算は、符号問題という問題があり、信頼できる計算がない。格子ＱＣＤでは、経路積分で書いた大分配関数をクォークの場について積分を行うと、有限のバリオン数化学ポテン
シャルがある場合、積分後の有効作用が複素数になり、確率解釈を用いるインポータンス・サンプリングが使えなくなる。しかし、理論に Z3 対称性がある場合は、有効作用の虚部が小さくなる [1]。ここではこの問題を吟味し、対称性のある格子 QCD の計算について報告を行う。
参考文献 [1] T. Hirakida et al., Phys. Rev. D 96, 074031 (2017), arXiv:1705.00665.

E-12

トポロジカルな観点からの非閉じ込め相転移の研究
福岡工業大学 A , 理化学研究所 B

柏浩司A , 土居孝寛 B

近年トポロジカルな観点からの相転移の研究に注目が集まっている。特に、自発的対称性の破れが伴わない「トポロジカル秩
序 [1]」によって記述される相転移はその一例である。本講演では、クォーク・グルーオン系の閉じ込め・非閉じ込め相転移のトポロジカルな観点からの研究の報告を行う。すでにゼロ温度での「閉じ込め・非閉じ込め状態」がトポロジカル秩序によって分類できることが示されており [2]、本研究はその有限温度への拡張を目指したものである。特に、物性系において有限温度のトポロジカル秩序が Uhlmann 位相によって分類可能であることが示唆されているため [3]、この量のクォーク・グルーオン系
における計算を試みた。

参考文献[1] X. G. Wen, Int. J. Mod. Phys. B4 (1990) 239.
[2] M. Sato, Phys. Rev. D77 (2008) 045013.
[3] O. Viyuela, A. Rivas, M. Martin-Delgado, Phys. Rev. Lett. 112 (2014) 130401.

38

E-13

Persistent homology を用いた閉じ込め相と非閉じ込め相の解析
九大院理 A , 福工大情 B , 佐賀大理工 C , 気象庁福岡管区気象台 D

開田丈寛A , 柏浩司 B , 河野宏明 C , 管野

淳平 A , 高橋純一 D , 八尋正信 Aクォークとグルーオンは、強い相互作用によって結びついており、クォークは低温でハドロン内に閉じ込められる閉じ込め相、
高温で自由粒子のように振る舞える非閉じ込め相にある。これは閉じ込め・非閉じ込め相転移と呼ばれており、クォークを無視した系では厳密に秩序変数を定義できるが、動的クォークを考慮すると厳密に定義できなくなる。一方、物性物理の分野では、
相転移現象についてパーシステントホモロジーを用いた解析が詳細に行われている。本研究では、パーシステントホモロジーによる解析を閉じ込め・非閉じ込め相転移に対して導入した [1]。本講演では、解析手法の詳細や解析結果について議論する。[1]T. Hirakida, K. Kashiwa, J. Sugano, J. Takahashi, H. Kouno, and M. Yahiro, arXiv:1810.07635.

E-14

純ゲージ理論における Polyakov loop のパーシステントホモロジー解析
九州大学 理論核物理研究室 A , 福岡工業大学 情報工学部 情報工学科 B , 佐賀大学 理工学部 物理科学科 C
大野晃A , 開田丈寛 A , 管野淳平 A , 柏浩司 B , 河野宏明 C

閉じ込め相から非閉じ込め相への相転移を表すオーダーパラメーターとして Polyakov Loop というものがある。これはクォークが存在しない系では厳密に定義できる一方で、動的クォークが存在する系では厳密な定義はできない。一方、パーシステント
ホモロジーと呼ばれる解析手法があり、タンパク質などの分子結晶構造の解析にも用いられているが、この手法を使って格子QCD の有効模型に対して解析がなされている [1]。これにより、得られた結果から相転移によってクォークの配位がどのように変化するのかを数値的に議論できるのではないかと期待される。本研究ではこの手法を用いて、純ゲージにおける格子 QCD
計算から算出した Polyakov Loop を解析した。

[1]T. Hirakida, K. Kashiwa, J. Sugano, J. Takahashi, H. Kouno, and M. Yahiro, arXiv:1810.07635.

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E-15

中性子星の冷却とその状態方程式依存性
九大理 A , 九大基幹教育院 B , 久留米工大 C

土肥明A , 橋本正章 A , 中里健一郎 B , 松尾康秀 A , 野田常雄 C

中性子星は質量が 1 − 2M⊙ 、半径約 10km、中心密度が 1015 g cm−3 程度の高密度天体である。その構造は原子核密度を超える高密度核物質の状態方程式（EoS）に大きく影響される。EoS は核力によって決まるが、核力の計算手法は多数存在する
ため、多くの EoS が作られており、パイオンやハイペロンなどのエキゾチックな粒子が現れる EoS も提案されている。高密度
物質の EoS の実験的・理論的制限はいくつかあるが、これまでに提案されてきた EoS を十分に棄却することはできていない。
そこで様々な EoS を用いた中性子星の熱的進化に関する研究が盛んに行われている。中性子星は主にニュートリノの放射によってその表面温度を下げてゆく。そのため、中性子星の冷却でニュートリノ放射過程が重要になる。その中の重要な過程の１
つに direct URCA 過程（DU 過程）がある。この過程は放射率が非常に高いものの、陽子の割合 Yp がある閾値よりも高くならなければ発生しない。中性子星内部の Yp は EoS によって変わるため、DU 過程の発生の有無は EoS によって変化する。また、中性子星冷却では核子の超流動も重要となる。中性子星はフェルミ温度と比べ十分に低温なので、核子がペアを作り超流動状態となることでニュートリノ放射が大きく抑制される（Yakovlev et al. 2000）。DU 過程の発生の有無や超流動効果を考慮した
ニュートリノ放射率の大きさは EoS によって変化するため、中性子星の冷却シミュレーションでは EoS の選択が重要である。
そこで我々は、現実的な２体力、３体力ポテンシャルを基にして作られた有限温度の EoS である Togashi EoS(Togashi etal. 2017) を用いて冷却シミュレーションを行った。この Togashi EoS は多くの実験・観測的制限を満たすことが知られている。さらに、比較のために、高密度物質の EoS としてよく知られた Shen EoS(Shen et al. 1998、2011) も用いて冷却シミュ
レーションを行った。この結果、Shen EoS では軽い星でも DU 過程が起きる一方、Togashi EoS では DU 過程が起きなかった。これは高密度領域で Shen EoS は DU 過程が起こるほど十分に Yp が高くなるのに対して、Togashi EoS では Yp が DU 過程を起こせるほど十分に高くならないことが原因である。従って、Togashi EoS は超流動効果の有無に関わらず表面温度が比較的低い観測値を説明することができないことが分かった。よって、Togashi EoS を用いて中性子星の表面温度の観測を再現するためには、エキゾチックな粒子によるニュートリノ放射が必要であることがわかった。

E-16

入射核分解効果を考慮した微視的光学ポテンシャルの 6 He 入射反応への応用
九大院理 A小川翔也A , 堀ノ内亮 A , 豊川将一 A , 松本琢磨 A

中性子ハロー核は、芯核に 1 つまたは 2 つの中性子が弱く束縛した原子核である。6 He は 2 中性子ハロー核であり、かつ
4

He+n+n の 3 体系で初めて束縛状態となるボロミアン核と呼ばれ、理論・実験の両面から精力的に行われている。6 He-標的核反応における断面積の解析には光学ポテンシャルが用いられるが、不安定核である 6 He の場合は実験の難しさからポテンシャ
ルを現象論的に決定できない。そのため、2 核子間相互作用から微視的に光学ポテンシャルを構築する必要があり、畳み込み模型や Glauber 模型などが用いられる。

Glauber 模型は、不安定核を含む高エネルギー入射の原子核反応の解析に有用な模型として広く用いられている。このGlauber 模型を用いると、原子核−原子核間の多段階効果を考慮した光学ポテンシャルが導出できる。
今回は、核子-核子間相互作用である Melbourne G 行列を畳み込んだポテンシャルを用いて Glauber 模型から得られる光学
ポテンシャルを構成し、6 He-標的核反応における散乱断面積の計算と微視的なチャネル結合計算の結果を比較した。本講演では解析より明らかとなったポテンシャルの有用性と、その性質について述べる。

40

E-17

12

C 散乱における 12 C 共鳴状態の解析

九大院理 A

山田悠真A , 松本琢磨 A

炭素同位体ではクラスター構造が発達し、α 粒子のガス的状態とみなされる様々な励起共鳴状態が現れることが示唆されている。12 C の共鳴状態を探る実験は盛んに行われているが、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。一方、これまでの理論的な解析では共鳴状態のみを取り入れた計算は行われているが、非共鳴状態まで考慮し、それらが共鳴状態にどのような効果を及ぼすかまではまだ調べられていない。
そこで本研究では、12 C の共鳴・非共鳴状態の効果を調べるために、12 C を 3α クラスター構造とみなした 3 体計算に複素ス
ケーリング法を適用することで共鳴・非共鳴状態を求め、そのような状態を含んだ計算を取り扱える連続状態離散化チャネル結合法 (CDCC) を用いて核子-12 C, α-12 C 散乱の微分断面積、分解断面積の計算を行った。
本講演では、計算した微分断面積と分解断面積から 12 C の共鳴・非共鳴状態の効果について議論する予定である。

E-18

量子散乱における仮想状態と共鳴状態の探索
九大院理 A

徳永航A , 松本琢磨 A , 山田悠真 A

原子核は自己束縛系を成し、それらの束縛が弱くなると粒子崩壊を起こすが、崩壊した状態の中に準安定な共鳴状態が現れることがある。共鳴状態は量子力学的散乱においては散乱の S 行列の pole に対応し、Jost 関数を用いて議論される。共鳴状態と同
じく S 行列の pole になる仮想状態も存在することが知られている。これらは特に原子核が弱束縛になる不安定核領域において現れることから注目され精力的に研究が進められている。
本研究では、先行研究（Hiroshi Masui, Shigeyoshi Aoyama, Takayuki Myo, Kiyoshi Kato, Kiyomi Ikeda,Study of virtualstates in 5 He and 10 Li with the Jost function method(2000)）を参考に Jost 関数を用いて共鳴状態と仮想状態の解析を行い、それらの相互作用依存性について議論する。

41

E-19

複素スケーリング法による S 行列の極と連続準位密度の関係
九大院理 A

青木宏平A , 小川翔也 A , 松本琢磨 A

原子核には安定な束縛状態だけでなく、有限の寿命で崩壊する共鳴状態が存在し、理論・実験の両面から研究が進められている。共鳴状態は散乱の S 行列の極と対応し、またＳ行列から導出される位相差の傾きと共鳴状態のエネルギーの位置に関係があることが知られている。先行研究では、5He に対して複素スケーリング法 (CSM) を用いた連続準位密度 (CLD) の導出し、共鳴状態と位相差の比較が行われている。本研究では 6Li,11Be 核に対し、CSM を用いて共鳴状態と CLD を導出し、S 行列の極や位相差と比較することで、その関係性を議論する。

Reference [1] R. Suzuki, T. Myo and K. Kato, PTP113( 05)1273

E-20

カラー超伝導状態のクォーク物質を考慮した中性子星の冷却
久留米工大 A , 千葉工大 B , 九大理 C , JAEAD , 京大理 E

野田常雄A , 安武伸俊 B , 橋本正章 C , 松尾康

秀 C , 丸山敏毅 D , 巽敏隆 E
中性子星は非常に高密度な天体であり、巨大な原子核と考えることができる。中性子星内部ではその密度は原子核密度を超え、通常の原子核では出現しない様々な状態が考えられている。ハイペロンやメソン凝縮、クォークの閉じ込め解放、核子の様々な超流動状態の出現等が考えられており、非常に興味深い天体である。また、中性子星の温度はその密度に対して非常に低温であり、地上実験での検証が困難な領域であるため、観測値と理論計算とを比較することが有効な探求手法となる。
中性子星は最初の発見から 50 年が経過し、以降様々な方法で観測が行われ、内部状態への観測的制限を与えてきた。近年の
重力波・電磁波によるマルチメッセンジャー観測や、2M⊙ の質量観測等、重要な観測が行われてきた。しかし、依然として様々な物質の状態の可能性は残り、内部状態は確定していない。このような中性子星の内部状態の違いは、内部における最大の熱エネルギー放射機構であるニュートリノ放射に直接影響する。そのため、星全体の熱的進化の数値計算の結果と、観測値とを比較することで、高密度物質の状態に制限を与えることが可能となる。
本研究では、中性子星内部にカラー超伝導状態 (CSC) のクォーク物質の核があると仮定し、CSC の状態が中性子星全体の熱的進化へ及ぼす影響について調査した。。CSC 状態はクォークの自由度によって複数のペアリングが考えられ、本研究ではCFL 状態と 2SC 状態のどちらかが出現すると仮定した。CSC 状態のニュートリノ放射に及ぼす影響を考慮し、星の熱的進化計算を行った。

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会場 F
素粒子実験領域, 実験核物理領域

F-6

複合核共鳴を用いた 113Cd の (n, γ) 反応における P 波由来のγ線測定
九大理 A , 名大理 B , 東工大理 C , 阪大 RCNPD , JAEAE
B

B

B

B

牧瀬 壮A , 高田秀佐 A , 古賀淳 A , 吉岡瑞樹 A ,B山本知樹 , 石崎貢平 , 遠藤駿典 , 佐藤匠 , 新實裕大 , 藤家拓大 B , 清水裕彦 B , 広田克也 B , 北口雅
暁 B , 谷結以花 C , 藤岡宏之 C , 吉川大幹 D , 嶋達志 D , 木村敦 E , 酒井健二 E , 奥平琢也 E
我々が観測しているこの宇宙は物質優勢で、自然界の反物質の数は物質の数に比べ非常に少ない。これを説明するには物質と反物質の生成、消滅間の確率差、即ち CP 対称性の破れ (CPT 不変性より時間反転対称性の破れと同等) の存在が必要である。

CP 対称性の破れは中性 K 中間子や中性 B 中間子の崩壊により既に観測されてはいるが、物質優勢宇宙を説明するには未だ不十分であり、未知の CP 非保存過程を探す必要がある。そこで、我々は複合核反応にて時間反転対称性の破れが増幅されることが理論的に示唆されていることに着目した。時間反転対称性の破れ探索を行うために、我々はその実験感度の指標となるパラメ
タの測定を様々な核種に対して行なっている。今回、新たに J-PARC MLF BL04 にて 113 Cd の (n, γ) 反応を測定した。本講
演ではその測定結果について報告を行う。

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F-8

ILC シリコン電磁カロリメータに用いる ASIC チップの選別
九大理 A , 九大 RCAPPB

出口遊斗A , 川越清以 A , 吉岡瑞樹 B , 末原大幹 A

国際リニアコライダー計画（ILC）に導入予定の ILD 測定器では、タングステンを用いた吸収層とシリコンセンサーを用いた検出層を重ねた電磁カロリメータを採用することが検討されている。このうち、シリコンセンサーは、Particle Flow Algorithmと呼ばれるハドロンジェットの再構成法に対応するために、細かいピクセルに分割されており、各ピクセルからの信号を読み出すために SKIROC2 と呼ばれる ASIC を用いる。現在使用している ASIC は、フランスの IN3P3/Omega グループが開発した

SKIROC2 をアップデートした SKIROC2A と呼ばれるバージョンのものであり、これを用いて検出層部分のプロトタイプの開発を行っている。本講演では、検出層のプロトタイプを作成するにあたって行った、SKIROC2A チップの性能評価と、実装を行うチップの選別についての報告を行う。

F-9

PANDORA 検出器を用いた 11 Li におけるガモフ・テラー遷移の研究
Center for Nuclear Study (CNS)A , RIKEN Nishina CenterB , Peking UniversityC , Kyushu UniversityD , Horia Hulubei National Institute of PhysE , LPC CAEN, ENSICAENF , Rikkyo UniversityG ,Ewha Womans UniveH , ATOMKI, Institute for Nuclear Research, I , Toho UniversityJ , KVI - Center for Advanced Radiation TechK , Tohoku UniversityL , Tokyo Institute of TechnologyM , University of TokyoN , CEA, Universit é Paris-SaclayO

Stuhl LaszloA , Sasano MasakiB , Gao JianB,C ,Hirai YumaD , Yako KentaroA , Wakasa TomotsuguD , Ahn Deuk SoonB , Baba HidetadaB , Chilug
AlexandraE,B , Franchoo SergeF , Fujino YusukeG , Fukuda NaokiB , Gibelin JulienF , Hahn InsikH ,Halasz ZoltanI , Harada TomoyaJ,B , Harakeh MuhsinK , Inomoto DaikiD , Isobe TadaakiB , Kasahara
HinaD , Kim DaheeH , Kiss GaborI , Kobayashi ToshioL,B , Kondo YosukeM , Korkulu ZerenB , Koyama
ShunpeiN , Kubota YukiB , Kurihara AtsushiM , Liu HongnaO , Matsumoto MayukoM , Michimasa
ShinichiroA , Miki HareruM , Miwa MidoriB , Motobayashi TohruB , Nakamura TakashiM , Nishimura
MizukiB , Otsu HideakiB , Panin ValeriiB , Su-yeon ParkH , Saito AtusmiM
近年 RI ビームの発達により、不安定核の研究を行えるようになってきた。不安定核では、安定核で見られなかった性質を示すことがある。その一つに中性子ハロー核というものがある。ハローとは、芯となる核の周りに中性子が雲のように広がっている状態である。それゆえハロー核での反応は、中性子物質に近い応答が期待される。
一方中間エネルギー (200MeV 程度) の (p, n) 反応は、原子核の励起状態を調べるのに非常に有効な手段である。特にガモ
フ・テラー (GT) 遷移は角運動量を変えず、スピン・アイソスピンを変化させる最も単純な過程であるため、核のスピン・アイ
ソスピン励起の研究にしばしば用いられている。
この二つを合わせた中性子ハロー核における (p, n) 反応は、中性子物質に近い物質のスピン・アイソスピン励起を調べることができる。今回の実験では、中性子ハロー核として知られる 11 Li の RI ビームを用いて、逆運動学条件で実験を行なった。

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F-10

波形弁別による粒子識別と重陽子分解反応による中性子生成の研究
九大理 A

若狭智嗣 A , 大城久典 A , 後藤秀兵 A , 密本晋治 A , 猪野元大樹 A , 笠原妃奈 A , 平位勇磨 A ,坂木重仁A , 濱野友哉 A , 東聖人 A
近年、医療・工業等の様々な分野において、加速器を用いた (d,n) 反応による中性子ビームが盛んに利用されている。陽子ス
トリッピング反応が主となるため、必要な中性子エネルギーの約倍の重陽子ビームが必要となるが、基礎となる断面積のデータ
は 50 MeV 以上で不足している。 我々のグループでは、56 MeV の重陽子ビームを用いて (d,n) 反応を研究している。これまで、有限角度での 2 階微分散乱断面積が標的の幾何学的断面積に比例する事を明らかにしている。今回、断面積が最大となる 0度の断面積を測定することにより、共鳴状態等のエネルギー分布への寄与について明らかにする。また、ビームが止まる程度に厚い標的のデータも併せて取得する。この場合、単純には中性子の生成量は標的種に依存しない事が期待される。しかしながら、既存のデータは系統誤差が大きく、標的依存性も相互に矛盾している。そこで我々は、薄い標的と厚い標的を同一測定系で測定することで系統誤差を抑え、中性子生成量の標的種依存性も明らかにする。実験は、阪大 RCNP のサイクロトロン施設において行った。(d,n) 反応により生じる中性子は、100 m の中性子飛行トンネル内に設置した一次元位置感応型中性子検出器(PANDORA) により検出し、その飛行時間からエネルギーを求めている。さらに検出器からの信号波形の違いを用いて、中性子とガンマ線の識別も行っている。 本発表では、(d,n) 反応による中性子エネルギー分布の標的種（質量数）・標的厚・角度依
存性のデータを示すと共に、反応のモデルと比較する。

F-11

J-PARC/BL05 における中性子寿命測定実験：現状とアップグレード
九大理 A , 九大 RCAPPB , 東大素セ C , 東大理 D , 名大理 E , 名大 KMIF , 京大化研 G , JAEAH , INFN-

GenevaI , 高エ研 J , 京大理 K , 筑波大 L , 阪大 RCNPM , 東大総合文化 N

上原英晃A , 広田克也 E , 猪野隆 J , 岩下芳久 G , 北口雅暁 F , 三島賢二 J , 長倉直樹 D , 中野祐輔 E , 生出秀行 I , 岡部宏紀 E , 音野瑛俊 B ,關義親 H , 清水裕彦 E , 角直幸 A , 竹谷薫 J , 富田龍彦 A , 山下了 C , 吉岡瑞樹 B , 家城斉 D , 北原龍之介 K , 古賀淳 A , 森下彩 A , 関場大一郎 L , 嶋達志 M , 角野浩史 N , 山田崇人 D , 横橋麻美 K
中性子は原子核中では安定しているが、自由な中性子は 900 秒弱の寿命で陽子へとβ崩壊を起こすことが知られている。この寿命の値はこれまで 2 つの方法で測定されてきた。一つが中性子を貯蔵し崩壊せずに残った中性子を数える貯蔵法、もう一つが中性子ビームを容器に入射し崩壊して生成された陽子を数えるビーム法である。しかし、これらの方法による結果の間には 8.4
秒 (4.0 σ) の差異が生じている。そこで、我々は陽子ではなく電子を測定するビーム法による測定を J-PARC MLF BL05 にて行っている。今回の講演では、2014 から 2017 年に取得したデータについての結果を紹介する。また、この J-PARC での中性子寿命測定では現在もデータ取得を行っているが、目標とする 1 秒精度の結果に向けてアップグレードを行う必要がある。その一例として、中性子ビーム大強度化と低ガス圧運転が挙げられる。これらのアップグレードについても講演を行う。

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F-12

ガス検出器とソレノイド磁石を用いた中性子寿命の精密測定実験：宇宙線検出器のシミュレーションと製作
九大理 A , 九大 RCAPPB , 高エ研 CBC樹 , 三島賢二 , 槇田康博

永野智也A , 角直幸 A , 上原英晃 A , 牧瀬壮 A , 音野瑛俊 B , 吉岡瑞C

我々は中性子寿命の精密測定実験を行なっている。中性子は原子核中ではほとんど崩壊しないが、単独では 900 秒弱で崩壊することが知られている。これまで大きく分けて 2 つの方法で中性子の寿命が測定されてきた。1 つは、中性子を容器に貯蔵し、一定時間後に崩壊せず残った数を数える貯蔵法、もう 1 つ中性子ビーム中の崩壊した陽子数を数えるビーム法である。しかし、

2 つの実験結果には、8.4 秒 (4.0 σ) の乖離が生じている。そこで我々は、これら 2 つとは違う電子を測定するビーム法の実験
を J-PARC MLF BL05 で行なっている。この手法では、中性子由来のγ線が出した電子を背景事象として取り除く事が、精度向上のために最も重要な factor となっている。この事象は、ビーム軸上で起こるβ崩壊で生成される電子と異なり、主に検出器壁面で起こる。効率的にこの事象を排除するため、ビーム軸に沿ったソレノイド磁場をかけて、新たな実験を行うことを検討している。実験の準備として、現在は宇宙線 Veto Counter のシミュレーションと製作を行なっており、本講演では、この 2 つについて報告する。

F-13

九州大学タンデム加速器における ToF-ERDA 法の開発
九州大学実験核物理研究室 A

坂東慶伍A , 藤田訓裕 A , 坂口聡志 A , 郷慎太郎 A , 庭瀬暁隆 A , 齋藤尭夫 A ,真部健太 A , 末川慶英 A , 白坂和也 A , 森田浩介 A
超重元素探索実験では合成された超重元素とその他の粒子とを識別するために飛行時間測定検出器 (Time-of-Flight：ToF 検出器) が用いられている。ToF 検出器は、測定したい方向に対して二台設置し、粒子が膜を通過した際に放出される二次電子をタイミングとして使用する。その二台の時間差から速度の情報が得られる。我々は九州大学で使用するための ToF 検出器の開発を行っている。また、ToF 検出器を用いた実験の応用例として、物質の表面分析を行う ToF-ERDA(弾性反跳検出分析) がある。この手法では物質の深さ方向に対する元素組成を導出することが可能であり、表面に付着した不純物などを分析することができる。我々のグループでは九州大学タンデム加速器を用い、ToF-ERDA 法の開発を行っている。本講演では我々が製作したToF 検出器の原理やシミュレーションの結果を紹介し、超伝導体 YBCO を標的にした ToF-ERDA 実験の結果について報告
する。

46

F-14

7Li+51V 反応系における光学ポテンシャルの実験的決定
九大理 A

真部健太A , 坂口聡志 A , 藤田訓裕 A , 郷慎太郎 A , 足立智 A , 田中聖臣 A , 鷲山 広平 A , 齋藤尭

夫 A , 坂東慶伍 A , 白坂和也 A , 末川慶英 A , 内藤夏樹 A , 平川貴啓 A , 村上郁斗 A , 森田浩介 A
我々、九大実験核重元素グループは原子番号 119 番以降の新元素合成を目指し、原子核融合をメインテーマとした核反応機構の研究をしている。原子核融合反応には複数の反応過程が存在する。融合過程における最初の段階が捕獲過程である。捕獲過程には競合過程として準弾性散乱が存在している。捕獲反応の断面積は準弾性散乱の断面積に比べて桁違いに小さく、エネルギーに非常に強い依存性を示す。そのため、最適なエネルギーの決定が重元素合成において非常に重要である。入射エネルギーを決定する重要な情報が融合障壁分布である。これは準弾性散乱の測定結果から得られ、チャネル結合計算と比較する。チャネル結合
計算には様々なパラメータを入力し、この中で重要なのが原子核間の相互作用を表す光学ポテンシャルであるが、重元素分野における光学ポテンシャルのパラメータは軽粒子領域からの経験則や外挿によってのみ決定されていた。九州大学での先行研究（7Li+51V 反応系における融合障壁測定）においても、光学ポテンシャルのパラメータも経験則に基づいたものであった。そこで九州大学のタンデム加速器にて同じ系の準弾性散乱測定より実験的に光学ポテンシャルを決定するのが今回の目的である。光
学ポテンシャルの実験的決定には準弾性散乱の角度分布が必要となる。角度分布を得るにあたり、ビーム強度やプロファイルの不安定性による系統誤差を軽減し、また測定時間を短縮するため、複数角度を同時測定可能なシリコン検出器系を開発した。この検出器系はシリコン検出器を扇型に 10°毎に９個配置し、前方散乱・後方散乱どちらの測定も可能になるように設計してある。今回の発表では、7Li+51V の光学ポテンシャル決定をするための検出器系・実験の概要について紹介する。

F-15

ヘリウム 3 分解反応 (3He,n) の原子核依存性の研究
九大理 A

笠原妃奈A , 若狭智嗣 A , 坂口聡志 A , 猪野元大樹 A , 平位勇磨 A

本実験では、nat C〜197 Au の 6 種の原子核標的に対し 87 MeV のヘリウム 3 ビームを照射し、(3 He, n) 反応の二階微分断面積を測定した。ヘリウム３分解反応における、６標的の幾何学的断面積に対する反応断面積の依存性、得られる中性子のピークエ
ネルギーの標的依存性および 3 He 内での中性子のエネルギー分布の影響を理解することを目的とした。また、中性子の空気中での減衰効果、中性子検出効率の閾値依存性についても、シミュレーションと比較する。実験は大阪大学核物理研究センター(RCNP) の中性子実験室にて、ビーム・スインガーおよび 100 m の中性子飛行トンネルを用いて行った。(3 He, n) 反応により放出された中性子は一次元位置感応型中性子検出器（プラスチック・シンチレータ）により検出し、飛行距離 60 m の飛行時間測定法で中性子の運動エネルギーを求め二階微分断面積を測定した。ピーク断面積については、標的の質量数 A1.56/3 に比例する結果が得られた。これは、本来観測されるはずの中性子が標的に吸収された可能性が考えられる。ピークエネルギーについて
は、入射ヘリウム 3 エネルギーのおよそ 1/3 となること、さらに、質量数 A 増加に伴い、中性子のピークエネルギーが減少する結果が得られた。これはクーロン場によるヘリウム３の減速効果で定性的に理解された。

47

F-16

ガス検出器とソレノイド磁石を用いた中性子寿命の精密測定実験：検出器製作と性能評
価
九大理 A , 九大 RCAPPB , 高エ研 CBC樹 , 三島賢二 , 槙田康博

角直幸A , 上原英晃 A , 永野智也 A , 牧瀬壮 A , 音野瑛俊 B , 吉岡瑞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 (4.0 σ) 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) を製作した。高電圧印加試験と信号読み出し試験を行い製作した検出器の動作を確認した。本公演では検出器製作と評
価試験について報告する。

F-17

COMET 実験の電磁カロリメータに用いる LYSO 結晶の性能評価
九大理 A , KEKB , 阪大理 C , 九大 RCAPPD

川島僚介A , 上野一樹 B , 大石航 A , 川越清以 A , 久野良孝 C ,東城順治 A , 西口創 B , 橋下奨平 A , 藤井裕樹 B , 三原智 B , 宮崎祐太 A , 吉岡瑞樹 D
標準理論を超えた新物理の枠組みの中では荷電レプトンフレーバー保存則を破る過程が出現することが予想されており、その過程の一つとしてミューオン-電子転換過程がある。COMET 実験は J-PARC のハドロン実験施設で行う予定であり、その過程を第一段階では 10−15 、第二段階では 10−17 の一事象発見感度で探索する実験である。本実験の電磁カロリメータは LYSO
結晶シンチレータと APD から構成されており、ミューオン-電子転換過程によって現れる 105MeV の単色電子を 5% 以下のエ
ネルギー精度で検出し、トリガーを生成する。本検出器のプロトタイプ評価試験では 105MeV の電子に対して 4.2% のエネル
ギー精度であることが確認されている。
検出器に用いられる LYSO 結晶のさらなる選定が現在進行中である。新しい製品の分解能、減衰時間及び光量に関して旧製品との比較を行なっている。また、反射材の巻き方による減衰長の変化の研究も行なっている。本講演では、これらの LYSO
結晶の性能評価と性能比較の研究結果について報告する。

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F-18

陽子ノックアウト (p,2p) 反応を用いた原子核の分光学的研究
九州大学大学院理学府物理学専攻 A , 九州大学大学院理学研究院 B , 東北大学大学院理学研究科 C , 宮崎大
学工学教育研究部工学基礎教育センター DA

大城久典 , 後藤秀兵

密本晋治A , 若狭智嗣 B , 坂口聡志 B , 関口仁子 C , 前田幸重 D ,A

原子核内に存在する核子は、それぞれ固有の軌道・スピン
角運動量を占めている。占有状態は独立粒子殻模型（IPSM）によ って説明されるが、現実には IPSM に取り込めていな い 核 内 に 働 く 力 、残 留 相 互 作 用 に よ っ て 原 子 核 内 部 は複雑な相関を持つことが知られている。我々は、原子核のYield

内部構造を調査するための直接的方法の一つである核子
ノックアウト反応によって核構造を調べる実験を行った。

40Ca と 16O を標的に、196 MeV の偏極陽子による陽子
ノックアウト反応から核内陽子の占有状態を調べることができた。本講演では、実験の手法について説明し、現段階の解析によって得られた残留核スペクトル（添付図）の離散ピークの微分断面積と偏極分解能を示し、それらの運動量依存から示唆されるスピン・パリティの報告を行う。

Ex [MeV]F-19

低エネルギー電子弾性散乱による陽子電荷半径測定実験のためのポリエチレン標的の作成
宮崎大学工学部 A , 東北大学電子光理学研究センター B

野中光太郎A , 前田幸重 A , 清武修平 A , 須田利

美 B , 本多佑記 B , 塚田暁 B
陽子の大きさ（電荷半径）は、電子散乱や水素分光、μ水素原子分光などの方法で測定されてきたが、それらの方法で決定された電荷半径は互いに一致せず、その原因は未だ明らかになっていない。我々の研究グループは東北大学電子光理学研究センターの低エネルギー電子直線加速器を用いて、その特徴を最大限に利用した電子・陽子弾性散乱実験により、電子散乱としては最も信頼度の高い陽子電荷半径の決定を目指している。今回その低エネルギー電子散乱実験において要求されている標的は、厚さ約100 μ m のシート状の高純度ポリエチレン（CH ₂）標的であり、また、その CH ₂標的中の C と H の比が 0.1 ％の精度で測定されている必要がある。そこで我々はまず、一般的に入手できる CH ₂粉末中に不純物が含まれているかどうかを調べるため、フーリエ変換赤外線分光光度計（FTIR）と CHN 元素分析装置を用いて CH ₂粉末の組成を測定した。FTIR 測定とCHN 測定では 0.1 ％には届かなかったが 0.3 ％の精度で C と H の重量比を測定することが出来た。シート作成に関しては、
加圧式冶具を用いてその CH ₂粉末を 150 ℃程度の温度で溶解して加圧することで厚さ 100 μ m の CH ₂シートの作成を試みた。当初、作製した CH ₂シートには気泡の発生や厚さが均一でないなどの問題が生じた為、加熱温度、スペーサーの厚さ等を変えながら、気泡のない厚さが一様な CH ₂標的シートの作成を目指した。加熱温度が 130 ℃のときは気泡が多く発生していたが、より高熱量のリボンヒーターや断熱材等を用いて 150 ℃以上に加熱し、さらにスペーサー厚を作成する標的の厚さの 1/2
以下に変えたことで、気泡のない CH ₂シートを作成することが出来た。現段階では気泡のない厚さ約 1mm の CH ₂標的シートの作成に成功している。今後は 0.1 ％の精度で C と H の比を測定する方法を模索すると共に、今回得られた情報を元にさらに薄い厚さの CH ₂標的を作成し、最終的には 100 μ m 厚の CH ₂標的を目指す。

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F-20

ブラッグカーブ検出器の低エネルギー中重核に対する性能評価
九州大学 A齋藤尭夫A , 藤田訓裕 A , 坂口聡志 A , 郷慎太郎 A , 坂東慶伍 A , 真部健太 A , 白坂和也 A , 末川

慶英 A , 森田浩介 A
現在、理化学研究所において 119 番新元素の合成実験が精力的に行われている。新元素合成の証明には合成した原子核 (合成核) の原子番号の同定が必要である。これまでは半導体検出器に埋め込んだ合成核のα崩壊チェインを順々に観測し、崩壊特性が既によく知られている原子核 (既知核) への到達を確認することで原子番号の同定が行われてきた。しかし 119 番を超える元素の合成ではこのチェインが既知核に到達しない可能性があり、その場合はこの方法が適用できない。そこで当グループはこれに代わる方法として合成核のガス中における単位長さあたりのエネルギー損失（ブラッグカーブ）を測定する方法を考えている。ブラッグカーブは元素の種類によって形が異なるので、これを測定することで原子番号の同定が可能であると考えている。
そこで我々のグループはブラッグカーブ検出器を開発し、その性能評価を進めている。これまでに原子番号 Z=6,8 などの比較的軽い原子核を用いたテストを行っており、十分な原子番号識別能力を確認している。そこで、より重い原子核に対する性能を評価するために九州大学タンデム加速器施設にて原子番号 Z=50-55,79 の原子核を用いたテスト実験を行った。今回はその結果について報告する。

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