会場 A
領域 3, 8A-1

機械学習を用いた磁性強誘電体 (C2 H5 NH3 )2 CuCl4 の複屈折像の解析
鹿児島大院理工 A , 鈴鹿高専 B

白神英治A , 豊田健晟 A , 真中浩貴 A , 三浦陽子 B

二次元反強磁性体 (C2 H5 NH3 )2 CuCl4 は全スピンを弱磁に図 (b) には透過率が 20 % 以上を示す 67,758 ピクセル分の場で揃える事ができる磁気特性と, 247 K で強誘電相転移を

データを抜き出し, 140 K→ 12.4 K の間での偏光状態の変化

2

起こし c 軸方向に大きな自発分極 (37 µC/cm ) が出現するを K-shape 法を用いて 5 種類のクラスターに分類した結果

誘電特性を併せ持つため注目されてきた [1]。しかし Sakamiを示す。当日は, この結果をもとにして, 各クラスターの特徴

らによれば, 247 K での誘電異常は結晶中に含まれる水分子量を整理し, 25.8 K 付近での強誘電転移について考察を行う。
[1] B. Kundys et al.: Phys. Rev. B 81, 224434 (2010).
[2] T. Sakami et al.: Solid State Commun. 290, 49 (2019).

によるもので, 本来の強誘電転移温度は 25.8 K, 自発分極は8×10−4 µC/cm2 と報告されている [2]。

[3] H. Manaka et al.: J. Phys. Soc. Jpn. 91, 114701 (2022).

これまで我々は複屈折イメージング測定から結晶の対称性の変化を観察することによって, 強誘電転移の有無を検証してきた [3]。その結果, 247 K では強誘電相転移は出現せず,

C1 ●
C2 ●
C3 ●
C4 ●
C5 ●

一方, 25.8 K 付近では相転移を示唆する異常を観測した。しかし複屈折量が試料内で不均一に広がっているため, 解析を行う場所の選定が非常に難しい問題に直面した。
現在, 我々は解析場所を選定する恣意性を排除するため, 機械学習による複屈折像の全量解析により, 強誘電・強弾性ドメ

0nm
500nm
(b) K-shape法による, 偏光状態(a) 12.4 Kにおける複屈折像 の温度変化のクラスター分け

イン毎の傾向を明らかにする方法を開発している。図 (a) には 12.4 K における複屈折量 (位相差) の分布像を示す。さら

3

A-2

Mn1−x Cox NiGe (x = 0.2, 0.4) の磁性
鹿児島大理 A , 東大物性研 B , 鹿児島大共セ C

間野遥菜A , 中里尚貴 A , 片岡蒼 A , 金道浩一 B , 松尾昌 B ,伊藤昌和 C

MnNiGe は温度降下により、温度 Tt = 470 K で六方晶か時も同様にスピングラスが見られたがそのスピングラス相は

ら直方晶の構造相転移を、更に TN = 346 K でヘリカル磁

小さく、x = 0.6 の時にスピングラスは消失した。

性への磁気相転移を起こす。この物質の Mn を Co で置換し参考文献)

た Mn1−x CoxNiGe では x ∼ 0.1 で Tt と TN が結合し、更

1) E. K. Liu et al., Appl. Phys. Lett. 102 (2013) 122405に x が増加すると構造相転移が消失することが知られている
1)。しかし x ≥ 0.2 の物性についてはあまり知られていない。

我々は Co 高ドープ域の磁性に関する知見を得るため、磁気的性質を調べた。

図に x = 0.2 の磁化の温度依存性を示す。T = 150 ∼ 200

K 付近で磁化が急激に立ち上がっており強磁性的振る舞いを見せている。さらに、低温側では零磁場冷却（ZFC）と磁場中冷却（FC）の間に不可逆性が見られた。これはスピングラ
スの特徴の 1 つである。一方、比熱の温度依存性からは磁気相転移を示すような不連続点が存在しなかったためこの不可逆性はスピングラスによるものといえる。また、x = 0.4 のA-3

RCo2 (R=Er, Lu) のホール効果
九大理 A , 阪大産研 B , 阪大スピントロニクスセ C , 神戸大理 D
山内 邦彦 B,C , 小口 多美夫 B,C , 播磨 尚朝 D

われわれは遍歴電子メタ磁性のホール効果の研究を行っているが，今回は希土類 R と Co のラーベス相化合物である，

LuCo2 と ErCo2 について調べた．LuCo2 はパウリ常磁性であり，ホール抵抗率の磁場依存性はすべての温度で直線的なふるまいを示した．その勾配は正であり温度依存性が大きい．
一方 ErCo2 はフェリ磁性体でキュリー温度 TC = 34 K で一次相転移を示す．この化合物の Co は Er からの分子場を受けて分極する遍歴電子メタ磁性を示す．TC 以下のホール抵
抗率の磁場依存性は通常の強磁性体と同じような振舞で，正常ホール効果も異常ホール効果も正であった．一方 TC 以上
では図に示すようにホール抵抗率は最初大きく減少し最小値をとったあと遍歴メタ磁性転移に伴って正に変化することが明らかになった．発表ではこの原因について議論するとともに正常ホール係数の実験値をバンド計算の結果と比較する．

4

田邉 巧祐 A , 和田 裕文A , 鳩山 慎太郎 A ,A-4

Fe3−x Mnx Si における高圧下磁気特性の研究
鹿大院理工 A , 東大物性研 B

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

Fe3−x Mnx Si は幅広い組成範囲で研究されており、低温で[1]S. Yoon et al., J. Phys. F 7 (1977) 1079.

複雑な磁性を示すことが知られている。[1]x = 1.7 では TC で

[2]M. Hiroi et al. J.Phys: Conf. Ser. 969 (2018) 012098

強磁性転移をし、それより低温の TA で強磁性と反強磁性を[3]K.Akaishi et.al, JPS Conf. Proc. 38, 011135 (2023)

持つ相 (AF 相と定義) へ転移することが知られていたが、最0.3強磁性相 (AF2 相と定義) が現れることが分かった。[2]0.25

さらに、Fe1.3 Mn1.7 Si における各磁気相転移が圧力によって0.2

M (μB/f.u.)

近の我々の研究により、TA よりさらに低温の TA2 で新たな反どのような影響を受けるかを調べた。その結果、TA は圧力側・高磁場側へシフトすることが分かった。[3] 今回は、

0.05

いて、0.5GPa の圧力では、AF から AF2 への転移は見られな

0

TC

0

かったが、1.58GPa の圧力では x = 1.7 の場合と同様の 3 つ

常圧
0.5 Gpa
1.58 Gpa

TA2

0.1

x = 1.65 での圧力効果を調べた。0.01T の磁場での測定にお0.01 T ZFC

TA

0.15

による影響は受けなかったが、TA2 は圧力の増加に伴い高温

20

40

60

80

100 120 140 160

T (K)の転移が見られた。(図 1 参照)

A-5

Fe1.35Mn1.65Si

図1: Fe1.35Mn1.65Si の圧力下での磁化の温度変化

Mn-Ni-Ga 熱処理条件による結晶評価
鹿児島大学理学部 A , 鹿大大学院理工学研究科 B , 東北大学金属材料研究所 C岩本颯太A , 梅津理恵 C , 小林領太 B , 小山佳一 B , 齊藤光将 B , 三井好古 B

ホイスラー合金 L21 -Mn2 NiGa はフェリ磁性を示す。熱処[1] G.F. Dong, et al. : J. Magn. Magn. Mater. 374

理により L21 相中に Mn-rich(Mnr ) 相が析出することが報告(2015) 469-473.

された［1］。しかし、析出物に関する結晶構造と磁性は不明[2] L. Righi, et al. : Acta Mater. 55 (2007) 5237-5245.

である。
本研究の目的は、L21 -Mn2 NiGa 析出相の結晶構造と磁性を明らかにすることである。高周波溶解で作製した Mn2 NiGa
母合金を 773 K で熱処理を行うと、Mnr 相の他に Mn 組成の少ない相（Mnp 相）が析出することがわかった。次に、Mnrと Mnp 相それぞれの試料をアーク溶解で作製し 773 K, 72 hの熱処理を行った。

Fig. 1 に示す X 線回折パターンから、Mnr 相は A13 構造、Mnp 相は 5M 変調構造［2］のようなマルテンサイト相と考えられる。これらの結晶構造から、熱処理 (Annealed) を施した Mn2 NiGa 試料は、マルテンサイト変態したホイスラー
相 (L10 構造) および、Mnr (A13) と Mnp (modified 5M) の析出相で指数付が可能なことがわかった。

5

A-6

フェリ磁性ワイル半金属の有効強束縛模型およびスピン軌道トルクの解析
九州大学理学府物理学専攻 A , 東京大学物性研究所 B , 上智大学理工学部 C

目黒智成A , 小沢耀弘 B , 小林

浩二 C , 野村健太郎 A
ワイル半金属とは、バルクに非自明なペアノード (ワイル点) を持つ、物質の新しい状態である。運動量空間内において、ワイル点は仮想磁場 (ベリー曲率) の吸い込み・湧き出しとして振る舞い、新奇な電磁現象を生み出す。特に磁性を有するものは磁性ワイル半金属と呼ばれており、Co3 Sn2 S2 や Mn3 Sn をはじめとする様々な物質が候補として提案・実証されている。中でも、2018 年に第一原理計算によって提案された [1]、補償フェリ磁気秩序を有する逆ホイスラー化合物 Ti2 MnAl に注目した研究を我々は行なってきた。
そこで本講演では、磁性ワイル半金属 Ti2 MnAl の低エネルギー有効強束縛模型、およびそれを用いた軌道磁化などの物理量の解析について報告する。状態密度、ワイル点やベリー曲率といった電子構造および異常ホール伝導率を計算した。またスピン
軌道相互作用がワイル点の位置をシフトさせ、その結果として異常ホール効果が現れてくることを確認した。さらに我々は、有限の自発軌道磁化が Weyl 点のエネルギーで現れることを発見した。各サイトの磁気モーメントは、軌道磁化の向きや異常ホー
ル伝導率テンソルの有限成分と相関しており、外場によって操作・検出できることを明らかにした [2]。

Ti2 MnAl の補償フェリ磁気秩序のスピンダイナミクスも、興味深い話題である。外部磁場を用いないスピンダイナミクスの操作方法として、スピン軌道トルクなどの電流誘起スピントルクが挙げられる。上述のモデルを用いたスピン軌道トルクの計
算、および他の系との比較についても、本講演にて報告する。

[1] W. Shi, L. Muechler, K. Manna, Y. Zhang, K. Koepernik, R. Car, J. van den Brink, C. Felser, and Y.Sun, Phys.
Rev. B 97, 060406 (2018)[2] T. Meguro, A. Ozawa, K. Kobayashi, K. Nomura, arXiv:2304.14009 (2023)

A-7

超伝導体/強磁性体エピタキシャル多層膜の電子状態測定
九大院工 A , 東大物性研 B , 東大 TQSIC

李浩天A , 寺本翼 A , 志賀雅亘 A , 坂本祥哉 B , 三輪真嗣 B,C , 河江

達也 A

超伝導体/常伝導体界面では、超伝導体中のクーパー対がのエピタキシャル多層膜に注目した (図 1)。超伝導体/強磁常伝導体側に染み出すことで、常伝導体が超伝導状態にな性体多層膜は分子線エピタキシー法で作製し、反射高速電る。この現象は近接効果と呼ばれ、これまで様々な超伝導体/

子線回折法によりエピタキシャル成長していることを確認

常伝導体界面での研究が行われている [1]。一方、s 波超伝した。講演では、点接合アンドレエフ反射実験によって得ら導体/強磁性体界面では、強磁性体中の交換相互作用によりれた超伝導ギャップの大きさと Fe 膜厚の依存性について報クーパー対の染み出し距離が極端に短くなることが分かって告する。[1] P. G. de Gennes, Rev. Mod. Phys. 36, 225

いる [2]。加えて、超伝導ギャップの大きさが強磁性体の膜(1964) [2] A. I. Buzdin, Rev. Mod. Phys. 77, 935 (2005)

厚に対して振動することが理論研究によって予想されているが、系統的に調べた実験報告はほとんどない。そこで、我々は、 強磁性体膜厚と超伝導ギャップ構造の関連を明らかにするため、点接合分アンドレエフ反射法による超伝導体/強磁性体エピタキシャル多層膜の超伝導ギャップ測定を行っている。本実験では、s 波超伝導体である V と強磁性体 Fe

6

A-8

近藤絶縁体 SmB6 表面状態のスピン分極率測定
九大院工 A , 茨城大理工 B

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

近藤絶縁体として知られる SmB6 の電気抵抗は、室温とができる。このアンドレエフ反射による信号を理論モデル

において金属的な振る舞いをするが、近藤温度以下では混により解析したところ、SmB6 が大きなスピン分極率を持つこ成ギャップの形成に伴い絶縁体的な振る舞いをする。一方、とが分かった。この結果は SmB6 がトポロジカル近藤絶縁体

SmB6 の電気抵抗は、極低温で飽和する事が知られており、こであることを支持している。講演ではより詳細な結果を示し、の起源については様々な提案がなされている。最近では理論

SmB6 における高いスピン分極率の起源について説明する。

研究により、SmB6 がトポロジカル近藤絶縁体であり、電気抵[1] M. Dzero, et al., Phys. Rev. Lett. 104, 106408 (2010)

抗の飽和は、スピン分極した表面金属相に起因している可能性が指摘されている [1]。そこで我々は、SmB6 がトポロジカ
ル近藤絶縁体であることを実験的に明らかにするために、点接合アンドレエフ反射法を用いた SmB6 のスピン分極率測定を行った。 図１に SmB6/Nb 界面での T = 4.5 K における点接合アンドレエフ反射信号を示す。この結果から、ゼロバイア
ス近傍のディップ構造に非対称なバックグラウンドが重なっていることが分かる。非対称なバックグラウンドは Fano モ
デルによって再現できた。また、ゼロバイアスのディップ構造
は、Nb の超伝導転移温度以下で出現することから、SmB6/Nb
界面でのアンドレエフ反射による信号であると結論付けるこA-9

図1 SmB6/Nb界面における微分伝導度(dI/dV)信号

トポロジカル近藤絶縁体 YbB12 の点接合分光実験
九大院工 A , 茨城大院理工 B

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

近藤絶縁体 (KI) は、近藤温度以下で、局在する f 電子と伝た。つまり、このディップ構造は、極低温において YbB12 の導電子の混成により、フェルミエネルギー近傍にエネルギー

表面に形成された金属相を反映している可能性がある。講演

ギャップを形成する。そのため、KI の電気抵抗は近藤温度以では dI/dV 信号の温度依存性や理論モデルを用いた解析など

下で、温度の低下に伴って増加する。一方、YbB12 は代表的の詳細な実験結果について報告する。

な KI であるにも関わらず、極低温において電気抵抗が飽和[1] M. Dzero et al., Phys. Rev. Lett. 104, 106408 (2010)することが知られている。この起源については様々な提案がなされているが、近年の理論研究では YbB12 がトポロジカル
近藤絶縁体であり、トポロジカル近藤絶縁体の表面に存在す
る金属状態によって電気抵抗が飽和している可能性が指摘されている [1]。そこで本研究では、YbB12 で予測されている
表面金属相の形成・発達過程を調べるために、点接合分光法を用いた電子状態測定を行った。
図 1 に、YbB12 /W 界面において、T = 0.8 K で測定した
微分伝導度 (dI/dV) 信号を示す。この結果から、dI/dV 信号のゼロバイアス近傍にディップ構造が出現することが分かる。
加えて、この構造が温度の上昇に伴い消失することも分かっ

7

A-10

AlterMagnetic 物質の X 線吸収磁気円二色性
熊本大学理学部物理学コース A , 大阪公立大学電子物理工学科 B

水牧仁一朗A , 雀部矩正 A , 魚住孝幸 B

従来磁性体は、強磁性と反強磁性に分類されてきた。近年、それらに加えて、第三の磁性体 Altermagnetic 物質群が提案されている。この磁性体は、マクロに磁化をもたない反強磁性体であるが、スピン軌道相互作用なしに、ある k 点周りにおいてスピン分裂をおこし、時間反転対称性が破れている強磁性体で見られる異常ホール効果を示すなど非常に興味深い [1]。これら物質群はある時間空間対称性を持つものに限られる。それらの中で特に興味深い化合物群にルチル型結晶構造をもつ

TMF2 (T M = 3d 遷移金属) がある。これらの電子構造を詳細に調べることは、上記物性の起源を明らかにするのに必要不可欠である。また、従来は強磁性体にのみ適用可能であった X 線磁気円二色性(XMCD)を用い、反強磁性体の電子状態を調べることが可能であることが理論的にも実験的にも示された[2-4]。そこで我々は、反強磁性体NiF2 を対象とし、Ni-2p XAS-MCD の理論計算を行った。その結果明瞭な XMCDスペクトルが現れた。
XMCD総和則 [5] によれば、このスペクトルの積分強度は異方的磁気双極子モーメント Tz の大きさに対応している。計算結果はNiF2 は Tz が強磁性的に結合していることを示している。当日の講演にて詳細を示す。[1]L. Smejikal, et al., PRX 12, 040501 (2022). [2] Y. Yamasaki, et al., JPSJ 89, 083703 (2020).

[3]N. Sasabe, et al., PRL 126, 157402 (2021). [4] M. Kimata, et al., Nat. Commun. 12 5582 (2021). [5] P. Carra, et al.,PRL 70, 694 (1993).

A-11

ルチル型構造 RuO2 電子状態の X 線磁気円二色性
熊本大学 A , 大阪公立大学 B , 物質・材料研究機構 C

雀部矩正A , 水牧仁一朗 A , 魚住孝幸 B , 山崎裕一 C

強磁性体に見られていた異常ホール効果がカゴメ格子反強磁性体物質 Mn3 Sn において発見されたことを契機に [1]，強相関
電子系の空間及び時間反転対称の破れによって引き起こされる物理現象は基礎科学だけでなく工学的な応用の観点からも非常に注目されている．Mn3 Sn では，スピン構造のカイラリティが反時計回りに破れた反強磁性体状態として拡張磁気八極子状態が誘起すると理論予想され [2]，X 線磁気円二色性 (XMCD) 実験から拡張磁気八極子状態に起因する応答が確認された [3]．

Mn3 Sn の XMCD 応答において重要となるのは Tz 項を記述する異方的な磁気双極子 (AMD) であり [4]，カゴメ格子の非共線的な磁気構造上には AMD が残留している．一方カゴメ反強磁性体以外の AMD の残留に関しては未知であり，時間及び空間
反転対称性と AMD 残留の関係について調べることはクラスター多極子で分類される電子状態研究に有効であると考えられる．
本講演では，ルチル型結晶構造 RuO2 のネールベクトルが [100] 方向の共線的な反強磁性状態を対象とし [5]， AMD の残留について議論する．特に電子状態のスピン軌道相互作用依存性に注目し，磁性状態から非磁性状態への変化及び AMD への影響についてのシミュレーション結果を紹介する．また，磁性状態と非磁性状態の XMCD 応答のスペクトル計算を示し，反強磁性状態下でのルチル型結晶構造の AMD 残留と XMCD 応答の関係について言及する．本理論枠組みでは d4 系である Ru4+ 電子系に対して，電子状態と AMD 残留の関係を明らかにするために結晶場，スピン軌道相互作用，反強磁性相互作用を含む (t2g )4模型を使用し [6]，さらに XMCD 計算では結晶場と反強磁性相互作用を含んだ全多重項計算による理論解析を行った [7]．

[1] S. Nakatsuji et al., Nature 527, 212 (2015). [2] M.-T. Suzuki et al., Phys. Rev. B 95, 094406 (2017). [3] M. Kimata etal., Nat. Comm. 12, 5582 (2021). [4] Y. Yamasaki et al., J. Phys. Soc. Jpn. 89, 0083703 (2020). [5] L. Š mejkal et al.,Sci. Adv. 6, eaaz8809 (2020). [6] G. Khaliullin, Phys. Rev. Lett. 111, 197201 (2013). [7] N. Sasabe et al. Phys. Rev.
Lett. 126, 157402 (2021).

8

A-12

NiS2 ナノ結晶の磁気転移
佐賀大理工 A , NSRRCB , 九大院工 C , 東大物性研 D , 佐賀大 SL セ E , 熊本大院自然 F , 理研 G

宮崎駿A ,

赤瀬慶祐 A , 平木陵雅 A , 石井啓文 B , 河江達也 C , 松尾晶 D , 金道浩一 D , 今村真幸 E , 高橋和敏 E , 木田徹
也 F , 南任真史 G , 石橋幸治 G , 石渡洋一 A

NiS2 は 38 K から 30 K の温度領域において非共面反強磁

磁性転移を示唆する変化が観測された。またサイズが 10.8 ±性スピン秩序を示し、30 K 以下では弱強磁性相を形成する。

1.7 nm のサンプルでは 38 K の相転移とともに、30 K の相構造は立方晶の NaCl 型構造をとり、30 K の弱強磁性転移に転移もほぼ消失する様子が観測された。当日は低温 XRD の伴って構造転移が生じる。近年、NiS2 の弱強磁性が磁壁から結果と合わせて、NiS2 ナノ結晶の相転移について議論する。
emu/Oe/Ni-mol)

生じているということが指摘された [T. Higo and S. Nakat-suji, JPSJ 86 (2015) 035702］。これに従えば、結晶サイズを低下させてシングルドメインとなったときに、弱強磁性が消失することが期待される。本研究では NiS2 ナノ結晶をサイ

M/H (10右の図はサイズが 16.7 ± 3.2 nm のサンプルの磁化測定の結果である。磁化測定は ZFC と FC で行った。右図のサンプ

4
FC
3
ZFC
2
10

ルでは 38 K の磁気転移を確認できなかったが、30 K で弱強A-13

H = 1000 Oe-3

ズを変化させて複数合成し、それらの相転移の発現を調べた。

5

図1

20

30

T (K)

40

50

60

NiS2ナノ結晶の磁化の温度依存性

V2 O3 /ZnO コアシェル型ナノ結晶の金属絶縁体転移
佐賀大理工 A , 弘前大院理工 B , 佐賀大 SL セ C , NSRRCD , 九大院工 E , 熊本大院自然 F , 理研 G
赤瀬慶祐A , 宮崎駿 A , 平木陵雅 A , 手塚泰久 B , 今村真幸 C , 高橋和敏 C , 石井啓文 D , 河江達也 E , 木田徹
也 F , 南任真史 G , 石橋幸治 G , 石渡洋一 A

V2 O3 は 160 K で金属絶縁体転移を起こし、同時に反強（18.2 ± 7.4 nm）と、同サンプルを ZnO で覆ったナノ結晶

磁性秩序の形成と結晶構造の対称性の変化を伴う。V2 O3（V2 O3 / ZnO：13.7 ± 7.5 nm）の磁化率測定結果である。

ナノ結晶でもこれらの相転移が同時に発現する様子が観測

ともに、ナノ結晶の特徴である巨大なヒステリシスを伴っされた [Y. Ishiwata et al., Adv. Mater. Int. 2, (2015)

た反強磁性転移が観測された。昇温時の転移温度は ZnO で1500132]。しかし、V2 O3 ナノ結晶は室温で不安定であり、覆ったサンプルは 5 K 程度上がった。当日の講演では、結有機溶媒中に保存した場合においても夏季ならば数日で劣晶構造、電子状態の測定結果についてもあわせて報告する。

化してしまう。本研究はこの課題に対し、ZnO をシェル層

H = 5000 Oe

F (10 emu/Oe/g)

3.0に用いたコアシェル構造とすることで、室温大気下でも安定な V2 O3 ナノ結晶の作製を目指した。V2 O3 ナノ結晶には-5Cr ドーピングを行った。また、V2 O3 ナノ結晶の合成方法◦

を以前のものから改め、加熱時間を長く（250 C で 35 時間以上）保つようにした。合成したサンプルを EDS で分析したところ、複数の V2 O3 ナノ結晶をまとめて ZnO が覆って

2.5

Cr-doped V2O3 NCs

2.0
1.5

Cr-doped V2O3 / ZnO NCs

100 120 140 160 180 200

T (K)いる様子が観測された。独立したコアシェル構造ではないも

図：V2O3ナノ結晶、V2O3 / ZnOナノ結晶の磁化率のの、室温大気下の安定性は向上した。図は V2 O3 ナノ結晶

9

A-14

モット絶縁体 Ca2 RuO4 及び関連物質の交流比熱測定
久留米工業大学

工学部 A

古賀優香A , 深川真生 A , 小倉弘幹 A , 井野明洋 A , 中村文彦 A

モット絶縁体 Ca2 RuO4 は，外場印加で大きな体積変化を伴い金属化する。今までこれは，単純な 1 次相転移と考えられてきた。しかし最近，その相転移に，軌道秩序，負熱膨張，電場誘起構造変化など，2 次転移を含む多くの相転移が

400

Total
1st (Non-Reversing)300 2nd (Reversing)

複雑に関連し，単純な 1 次相転移のみで説明できないことが明らかになってきた。Ca2 RuO4 の熱力学を理解するため

CP (J/mol K)には，転移温度近傍の比熱を 1 次相転移と 2 次相転移の成分に分けた議論や，相転移の緩和時間を求めることが重要である。そのため，緩和時間の長い有機物質などで用いられる温度変調-示差走査熱量計（TM-DSC）を用い，Ca2 RuO4の交流比熱を測定した。通常，金属や酸化物では緩和時間がCa2RuO4200

100

短いため TM-DSC 法は不向きとされるが，格子と電子系が0320

強く結びついた Ca2 RuO4 では緩和時間が長いと考えられる。昇温速度 1 K/min，振幅 0.2 K，周期 20 s で測定した

340

360

380

400

Temperature (K)Ca2 RuO4 の転移点付近の比熱の温度依存性を図に示した。
全比熱（黒）と，温度変調に不可逆な 1 次転移成分（赤）には364 K で構造転移に対応するピークが現れるが，温度変調に可逆な 2 次転移成分（青）には 364 K のピークは見られない。

A-15

電子ドープ型銅酸化物高温超伝導体におけるアニール効果の検証
千葉大院理 A , 千葉大院融合 B , 上智大理工 C , 東北大工 D , 東電大シスデザ工 E

深澤英人A , Lee

YongsunB , 田村昂磨 B , 長谷川佳紀 B , 大濱哲夫 A , 小堀洋 A , 永久保侑祐 C , 田島一輝 C , 川端公貴 C , 高
橋晶 D , 川股隆行 E , 足立匡 C , 小池洋二 E
電子ドープ型銅酸化物高温超伝導体 T-P1.3−x La0.7 Cex CuO4 （T -PLCCO）は、育成したままの試料では超伝導を示さず、適切なアニールを行なうことで超伝導が発現する [1]。我々はこの試料のプロテクトアニール（育成したままの単結晶をアニー
ル時に同じ組成の多結晶で覆いアニールを行なう方法）した試料に対して、NMR を行ない、超伝導対称性が d 波であること、
ホールドープ型と同様に NMR の観点からも擬ギャップが存在することを示してきた [2,3]。電子ドープ型銅酸化物高温超伝導体の母物質がモット絶縁体であるかについては、いまだに決着がついていないが、T-PLCCO では x = 0 でそもそも超伝導が発現しないという事実がある。最近になって、足立らによって提唱されたダイナミックアニールという手法により、x = 0.05の試料では超伝導を示すことがわかってきた [4]。アニールによって、Nd2CuO4 構造（いわゆる T構造）特有の Cu の上下の頂点酸素だけでなく、CuO2 面内の酸素も除去してしまう可能性が考えられる。本講演では、ダイナミックアニールによる単結晶試料に対する影響について、NMR の観点から報告する。具体的には Ce の仕込み組成が多い試料ほど、ダイナミックア
ニールの効果が大きいという結果が得られた。[1] T. Adachi, T. Kawamata, and Y. Koike, Condens. Matter 2, 23 (2017).

[2] M. Yamamoto et al., JPSJ 85, 024504 (2016). [3] Y. Lee et al., J. Phys. Soc. Jpn. 89, 073709 (2020). [4] C. Lin etal., Phys. Rev. Res. 3, 013180 (2021).

10

A-16

スピン三重項超伝導体 UTe2 の圧力誘起構造相転移と新しい超伝導
九大 RI セ A , JASRI, SPring-8B , 東理大創域理工 C , 東大物性研 D , 東北大金研 E

本多史憲A , 小林慎太

郎 B , 河村直己 B , 河口沙織 B , 佐藤芳樹 C , 上床美也 D , 青木大 E

2019 年に発見された磁気秩序を示さず重い電子系超伝導状解析を行った。その結果，UTe2 は室温で約 3.5 GPa、低温の態が発現する UTe2 は、超伝導転移に伴う NMR スピン磁化率

30 K では 5.5 GPa 付近で直方晶から正方晶へ構造相転移すの減少が極めて小さい点や、磁場に対して極めて強固な超伝導

ることがわかった。この構造変化に伴い，電気抵抗の温度依(Tc ≈ 1.6K でパウリリミットは約 3T であるのに対し 35T

存性は大きく変化し，T**=230 K で相転移と思われる折れまで超伝導が存在) であることから、常磁性スピン三重項超伝

曲がりがみられ、7 GPa 以上では 2 K 以下で超伝導転移が確

導の候補物質として大きな注目を集めている。なお最近の単認された。この新たな超伝導相は 2.5 T 程度の磁場で消失す

結晶育成技術の進展により現在は Tsc = 2.1 K で電気抵抗のるが、T**=230 K で現れる相と共存している可能性が高い。

残留抵抗比 (RRR) が 1000 を超える試料が原子力機構の酒井

添付図は、本研究で作成した新しい圧力―温度相図である。

らにより育成され，UTe2 の研究は新たな局面を迎えている。
クーパー対のスピンが揃ったスピン三重項超伝導では、超伝導秩序変数にも自由度が残るため、超伝導相内で秩序変数が変化する多重超伝導相など非従来型超伝導が期待されるが，UTe2では常圧の磁場中あるいは圧力下でいくつもの超伝導相が現れ注目を集めている。圧力下において現れる多重超伝導相は1.7 GPa で消失し、より高い圧力では圧力誘起磁気相が発現することが示唆されている。本研究では UTe2 の高圧下物性を詳しく調べるため圧力下における電気抵抗およびｘ線構造

A-17

点接合分光法を用いた重い電子物質 CeRhIn5 の電子状態測定
九大院工 A , 原子力機構 B

古賀陸生A , 高橋拓也 A , 寺本翼 A , 志賀雅亘 A , 芳賀芳範 B , 河江達也 A

典型的な近藤格子系である CeRhIn5 は、比熱測定によ行 っ た 。そ の 結 果 、こ の ピ ー ク 構 造 が 近 藤 共 鳴 状 態 に 起って、T ≈ 9 K において電子比熱係数γ≈ 400 〖mJ/K〗

因 す る こ と が 分 か っ た 。こ れ ら 結 果 は 、反 強 磁 性 秩 序 状

2mol で あ る こ と 、T = 3.8K 以 下 に お い て 反 強 磁 性 秩態においても、伝導電子と f 電子の混成が存在している

序すること が知 られている [1]。加えて 、近年では 、走査ことを示している [3]。講演では、理論モデルによる解析

ト ン ネ ル 顕 微 鏡 を 使 用 し た ト ン ネ ル 分 光（ST S ）測 定 にや P CS 信号の温度依存性など詳細な結果について報告する。

よ っ て 、CeRhIn5 の フ ェ ル ミ エ ネ ル ギ ー 近 傍 の 電 子 状
態についても研究が行われている [2, 3]。一方、報告された ST S 実験の結果は、グループによって大きく異なっており、CeRhIn5 の電子状態は、良く分かっていない。そこで
我々は、低温における CeRhIn5 の電子状態の解明を目的に、点接合分光 (P CS) 法を用いた CeRhIn5 の電子状態測定を行った。

図１に T = 0.8K において CeRhIn5/P t 界面で得られた P CS 信号を示す。ゼロバイアス近傍に非対称 な ピ ー ク 構 造 が 現 れ る こ と が 分 か る 。こ の ピ ー ク 構 造の 起 源 を 明 ら か に す る た め 、理 論 モ デ ル を 用 い た 解 析 を

11

A-18

重い電子物質 CeRu2 Si2 における点接合分光実験
九大院工 A , 東北大金研 B , 理研 CEMSC , 都立大理 D

高橋拓也A , 寺本翼 A , 古賀陸生 A , 志賀雅亘 A , 青

木大 B , 大貫惇睦 C,D , 河江達也 A

希土類化合物中では、低温で電子の有効質量の増大する重て、生じた近藤共鳴状態を反映していることが分かった。講い電子状態がしばしば観測される。また、この現象起源は、f

演では PCS 信号の温度依存性など詳細な実験結果を報告する

軌道電子と伝導電子の混成 (c-f 混成) によるフェルミ面近傍予定である。[1] P. Aynajian et al., Nature 486, 201(2012).

の電子状態変化にあると考えられている。近年では、c-f 混成[2] A. Maldonado et al., J. Phys.: Condens. Matter 24,による電子状態変化を実験的に直接観測するため、重い電子

475602 (2012).

化合物の走査トンネル分光 (STS) 実験が盛んにおこなわれている [1, 2]。一方、STS では、測定の際に探針と試料が接触していないため、探針から f 軌道への電子のトンネル確率が小さくなり、f 電子の観測が困難になっている。我々は、この問題点を解決するために、点接合分光 (PCS) 法に注目している。
本研究は、PCS 法が Ce 化合物においても有効であることを明らかにするため、重い電子化合物 CeRu2 Si2 の PCS 実験を行った。図 1 に T=2.0K において CeRu2 Si2 /Pt 界面で得られた PCS 信号を示す。ゼロバイアス近傍に非対称なディップ構造が現れるが、理論解析の結果、これは、c-f 混成によっ

12

会場 B
領域 5, 6, 9, 10

B-1

ミスフィット層状物質 (SnS)1.15 (TaS2 ) の角度分解光電子分光
佐賀大理工 A , 佐賀大シンクロ B

古賀安友実A , 山本勇 B , 東純平 B , 真木一 A(SnS)1.15 (TaS2 ) は、三角プリズム型の 2H-TaS2 と岩塩型

光 子 エ ネ ル ギ ー を 変 え る こ と で 、積 層 方 向 の 分 散 を 調の SnS が c 軸方向に交互に積層した結晶構造をもつ。a 軸

べ る こ と が で き る 。測 定 結 果 の 詳 細 を 当 日 発 表 す る 。

方向では、2H-TaS2 と SnS の格子定数が非整合であるため、
ミスフィット層状物質と呼ばれている。ミスフィット層状物質における層間結合のメカニズムは未解明である。また、

2H-TaS2 は約 75 K で CDW 状態へ、約 0.8 K で超伝導状態へ転移するが、(SnS)1.15 (TaS2 ) では CDW が抑制され、約3 K で超伝導状態へ転移するなど、電子構造に対するミス
フィット積層の影響が注目されている。
我 々 は 、フ ラ ッ ク ス 法 を 用 い て (SnS)1.15 (TaS2 ) の 単
結 晶 を 作 製 し 、角 度 分 解 光 電 子 分 光（ARPES）に よ り
電 子 構 造 を 調 べ た 。40 K に お い て 、へ き 開 面 で 測 定を 行 っ た と こ ろ 、2H-TaS2 の フ ェ ル ミ 面 に よ く 似 た フ
ェ ル ミ 面 の 観 測 に 成 功 し た（ 図 1）。ARPES 測 定 で は 、

13

B-2

NbN/Co2 MnSi 多層膜の近接効果と超伝導転移温度
鹿児島大院理工 A , 東北大院工 B , 東北大金研 C , 九州大院理 D , 原子力機構 E

奥柊太 A , 重田出 A , 窪田

崇秀 B , 木村尚次郎 C , 関剛斎 C , 篠崎文重D , 淡路智 C , 高梨弘毅 E,C , 廣井政彦 A

超伝導体 (S)/強磁性体 (F) 結合系研究では従来の「S への振る舞いは極小値を示す Tc (dF ) 特性と矛盾しない。非単調

スピン偏極した準粒子の注入」に加えて、近年 F の交換磁

な Tc (dF ) は近接効果により S から F へ侵入した超伝導オー場、厚さを調節し「ジョセフソン接合を 0 接合から π 接合にダーパラメターの振動を伴う減衰が原因と考えられる。一般

変化」させるなどの研究も進展している。本研究では F 材料化された GL 理論は F 領域での減衰長 ξF 及び S/F 界面でのにハーフメタル Co2 MnSi (CMS) を用い、超伝導 NbN 薄膜

透過率をパラメターに含む。講演では図 1 の非単調な Tc (dF )(15 nm) と CMS 薄膜 (dF = 3 ∼ 15 nm) をエピタキシャルに理論 1) を適用し、議論する。

成長させた多層膜で、CMS が NbN の輸送特性に与える影響

1) A. I. Buzdin, Rev. Mod. Phys. 77, 935 (2005).

を調べている。特徴的な結果に NbN/CMS 二層膜の超伝導

ー 4

20

Tc(K)

▼

18

転移温度 Tc の非単調な dF 依存性がある。

δ

16

15 ●ー

ー

14

図 1 に Tc (dF ) の実験結果を (●) で示す。Tc は dF ∼ 5

▼

12

●

nm 近傍で極小値を取る。一方、(▼) は超伝導熱的揺らぎ

10

●

●

●

10 ー

ー2

▼

8

▼

伝導度解析から求めた対破壊パラメター δ(dF ) である。何

6

ー

5ー
4

らかの対破壊機構によって超伝導転移温度が低下する場合、

2

2

4

5

ー

0

ー

ー

0

6

8
δ(x0.2)

10

Tc*(K)

10

12

14

ー0
15 d (nm)16F

図１超伝導転移温度の磁性層の膜厚依存性

δ ∝ (Tc0 − Tc )/Tc と考えられる。従って極大をとる δ(dF ) の

B-3

ー

▼

0ー
0

Tc0 を外的対破壊がない場合の転移温度とすると素朴にはハイエントロピー合金 (TaNb)0.7 (ZrHfTi)0.3 の磁束ピン止め特性
九産大院工 A , 九産大理工 B , 福工大工 C , 大阪公大工 D , 東北大金研 E

川崎佑太A , 西嵜照和 A,B , 末吉哲

郎 A,B , 北川二郎 C , 石津直樹 C , 加藤勝 D , 野島勉 E , 淡路智 E , 佐々木孝彦 E
これまでに，超伝導ハイエントロピー合金 (TaNb)0.7 (ZrHfTi)0.3 [1] について磁場中の超伝導特性を測定し，臨界電流密度

Jc が熱処理によって上昇することを報告してきた [2]．本研究では， (TaNb)0.7 (ZrHfTi)0.3 について Jc の最適熱処理条件を決定し，磁束ピン止め効果を議論する．試料はアーク溶解法で作製され，アーク溶解後の as-cast 試料とアーク溶解後に Tan =200 ℃ ∼ 1000 ℃で 4 日間の真空中熱処理を行った試料について SQUID 磁束計で磁化測定を行った．as-cast 試料の臨界温度

は Tc = 7.69 K であり，熱処理による変化は 0.3 K 程度と小さかった．2 K における臨界電流密度 Jc は，as-cast，Tan = 200℃ ∼ 400 ℃の試料では，3 × 104 A/cm2 程度であり，これまで報告されている他のハイエントロピー合金の as-cast 試料 [3] と同程度の値であった．これに対し，Tan = 600 ℃，800 ℃，1000 ℃で熱処理をした試料では，Jc が急激に増加し，最適熱処理
温度 Tan = 600 ℃では Jc ≃ 106 A/cm2 に達した．また，Jc に加えて不可逆磁場 Hirr (T) も熱処理で増加することから，熱処理により磁束ピン止め中心が導入されていることを示唆している．磁束ピン止め中心に関する情報を得るために， X 線回折とFE-SEM 観察を行った．X 線回折の結果から，結晶構造は熱処理によらず bcc 構造を取り，異なる結晶構造の析出相は観測されなかった．格子定数 a は 600 ℃以上の熱処理で急激に減少することから，格子歪みが磁束ピン止めに寄与していることを示唆している．また，FE-SEM による反射電子像と EDX 分析の結果から，元素の組成が空間的に分布していることが分かった．
特に Jc が高い試料では筋状の微細組織構造が観測され，これが磁束のピン止めの要因となっていると考えられる．
参考文献[1] F. von Rohr et al., Proc. Natl. Acad. Sci., 113 (2016) E7144.
[2] 川崎佑太 他，第 70 回応用物理学会春季学術講演会 (2023) [講演番号：16a-PB03-2]．
[3] G. Kim et al., Acta Materialia, 186 (2020) 250.

14

B-4

共晶ハイエントロピー合金 NbScTiZr の臨界電流密度
九産大理工 A , 九産大院工 B , 福工大工 C , 大阪公大工 D , 東北大金研 E

上田遥翔A , 上田高佑 A , 川崎佑太 B , 末吉哲郎 A,B , 西嵜照和 A,B , 関武留 C , 北川二郎 C , 加藤勝 D , 野島勉 E , 淡路智 E , 佐々木孝彦 E

ハイエントロピー合金 (HEA) は少なくとも 4 種類の主要

散された非超伝導相が磁束ピン止め中心として働くと考えら元素を含む合金であり，その優れた特性により超伝導応用にれる．微細組織構造は 800 ℃の熱処理で粗大化するため Jc

有利な合金として期待されている．本研究では，共晶 HEAの低下と対応している．発表では，上部臨界磁場 Hc2 や不可である NbScTiZr [1] について磁化測定を行い，臨界電流密度

逆磁場 Hirr の特性についても報告する．

Jc などの磁場中超伝導特性を調べた．また，共晶の微細組織[1] M. Krnel et al., Materials 15 (2022) 1122.

構造が超伝導特性に与える影響を調べるために 800 ℃で熱処[2]理を行った試料との比較を行った．

T.

Seki

et

al.,

J.

Supercond.

acceptedforpublication

Nov.

(arXiv:Magn.,

2311.00195)

NbScTiZr 試料はアーク溶解法で作製し [2]，SQUID 磁束計 (MPMS3) を用いて磁化測定を行った．磁化の温度依存性

NbScTiZr

106

Jc (A/cm2)

から求めた臨界温度は as-cast 試料で Tc = 7.98 K であり，

800 ℃の熱処理により Tc = 9.15 K まで増加した．図 1 に磁化ヒステリシス曲線から求めた臨界電流密度 Jc の磁場依存性を示す．as-cast 試料の Jc は 106 A/cm2 を超え，他の HEA

as-cast
800℃

105

T=2K
T=2K

104

の as-cast 試料よりも大きな値を示すが，800 ℃の熱処理に0の結果，NbScTiZr は bcc 相と hcp 相から構成され，as-cast
試料ではラメラ状の微細組織構造が存在することが分かった

2

4

P0H (T)6

図1： NbScTiZrの臨界電流密度Jcの磁場依存性．

[2]．このことから as-cast 試料では微細組織構造によって分

B-5

T=4K

103

より Jc は 1 桁程度減少した．X 線構造解析と FE-SEM 観察

T=4K

低温で水素吸蔵させた PdHx 薄膜の残留抵抗
九大院工 A , 岡山理科大 B , 九大院理 C

吉田展一朗A , 加藤遼馬 A , 太子周 A , 志賀雅亘 A , 稲垣祐次 B , 飯

森陸 C , 木村崇 C , 河江達也 A
パラジウム水素化物 ( PdHx ) は、水素濃度 ( x = H/Pd ) が x = 0.75 以上になると超伝導が出現する。しかし水素脱離の影
響で、その超伝導特性が十分解明されたとは言い難い。そこで我々は低温で水素吸蔵すれば高濃度の水素化物が作製できるという先行研究を参考に [1]、T ≦ 200 K において水素吸蔵、低温冷却、測定を連続的に行うことで、水素脱離を抑制した上でその超伝導特性を調べている [2, 3]。実験は MPMS に研究室自作 3He インサートを組み合わせ、その内部に試料をセットしてLR700 ブリッジを用いて電気抵抗測定を行なっている。180K で水素吸蔵させた膜厚 100 nm の Pd 膜における電気抵抗測定を行ったところ、転移点近傍では抵抗が急激に減少する一方、十分低温側では転移がブロードになりゼロ抵抗が観測されなかった。その原因として水素濃度の不均一性が考えられるため、150K で再度水素吸蔵を行ったが、やはり残留抵抗がみられ、転移幅は広がった。この残留抵抗には水素の量子性が関係している可能性がある。発熱の可能性、磁場依存性などの詳細については
本講演で発表する予定である。

[1] H. Akiba et al., Phys. Rev. B 92, 064202 (2015). [2] Y. Inagaki et al., J. Phys. Soc. Jpn, 87, 123701 (2018). [3] T.
Kawae et al., J. Phys. Soc. Jpn, 89, 051004 (2020).

15

B-6

金電極を用いた PdHx 薄膜の電気抵抗測定
九大院工 A , 九大院理 B

加藤遼馬A , 吉田展一朗 A , 飯森陸 B , 志賀雅亘 A , 木村崇 B , 河江達也 A

PdHx は水素濃度 x ( x = H / Pd ) が約 0.75 以上で常[2] T. Kawae et al., J. Phys. Soc. Jpn, 87, 123701 (2020).

圧でも T ¡ 10 K で超伝導が出現する。我々は T ≦ 200 K で[3] R. Kato et al., JPS Conf. Proc., 38, 0110333 (2023).

水素吸蔵を行い、その場で連続的に測定行うことで水素脱離が抑制された試料の超伝導特性について調べている [1,2]。これまでに Pd 薄膜で電気抵抗測定を行ったが、転移後のゼロ抵抗を観測できていない [3]。その理由として表面に端子付けした際の銀ペーストによって端子近傍で水素が十分に吸蔵されていない可能性を考えた。そこで今回は金電極を薄膜の基板側にセットした膜厚 100 nm の Pd 薄膜をスパッタリング法で成膜し (図 1)、均一に水素が吸蔵されることを期待して、その特性を調べることを目的とした。講演では得られた結果について報告する。

1. Au    

[1] Y. Inagaki et al., J. Phys. Soc. Jpn, 87, 123701

100 nm Pd(2018).

B-7

ジョセフソン電流の測定による超伝導体内への水素吸蔵現象の観測
九州大学院工学府 A

太子周A , 宮川一慶 A , 芳賀雄仁 A , 志賀雅亘 A , 河江達也 A

水素 (H) は質量が小さいため、強い量子性を示す。我々一致する。本講演では実験結果について、その詳細を報告す

は、液体水素 (LH2 ) 中に浸した金属ナノコンタクトの電気る。[1]K. Ienaga, H. Takata, Y. Onishi, et al., Appl. Phys.

伝導特性の変化を追跡し、コンタクト間に微小電圧を印加す

Lett. 106, 021605 (2015). [2] K. Miyakawa, H. Takata, T.

ることでトンネル効果による水素吸蔵が誘起されることを明Yamaguchi, et al., Appl. Phys. Express. 15, 013002 (2022)

らかにしている [1]。今回、数 mV の範囲で特徴的な特性を示す超伝導ナノコンタクトを利用することで、より高精度な水素吸蔵の検出ができないかと考え、水素または重水素を吸着させた超伝導状態の Nb ナノコンタクトの特性評価を行った [2]。図 1 に、T〜4 K で H に曝した Nb ナノコンタクトの I-V 特性を示す。最大で 8-70 mV（H 吸着時）の電圧を印加後に測定した。最大電圧の増加に伴い、ジョセフソン電流が抑制されることが分かる。特に、50 mV 以上の電圧印
加で、ジョセフソン電流はより大きく抑制される。これらの結果は、コンタクト間に印加する電圧の増加により、H 吸蔵がより促進されることで説明でき、LH2 中での実験結果と

16

B-8

振動ワイヤ法を利用した金属内への水素吸蔵現象の検出
九大院工 A

芳賀雄仁A , 宮川一慶 A , 太子周 A , 志賀雅亘 A , 河江達也 A

今日、液体水素の産業利用が増えており、水素と金属界面の相互作用に関する研究が注目されている。これまでに、我々はナノワイヤを用いた電気伝導測定を通して金属への水素吸蔵過程を追跡してきた [1]。本研究では、金属の脆化などのマ
クロ物性を評価することを目的として、振動ワイヤ法を用いた水素吸蔵検出を行った。図は、SUS304 を水素中に曝露した際の周波数と信号強度の関係を示していて、それぞれ水素
曝露直後、5 時間後、10 時間後に測定したものである。信号
ピークは試料の共鳴周波数を示しており、時間経過に伴い、共鳴周波数が高周波数側にシフトしていることが分かる。これは水素吸蔵のために試料の物性が変化したためだと考えられる。本講演では以上の詳細について報告する。

[1] K. Ienaga, et al., Appl. Phys. Lett. 106, 021605(2015)

B-9

第一原理計算を用いたグラフェンナノフィンの安定構造予測
福岡工大情工 A

西将輝A , 福永海斗 A , 丸山勲 A

近年，少数層のグラフェンの表面にフィン状の様な突起物

使用している．

で構成されるグラフェンナノフィンが発見された [1]．グラ
フェンナノフィンはグラフェンの電気特性を活かした原子層

発表では，計算の詳しい条件や条件ごとに得られた計算結果について議論する予定である．

サイズの電界効果トランジスタチャネルとして活用できる可能性がある．
グラフェンナノフィンはグラフェンの成長実験によって発[1]F. Maeda, and H. Hibino，Japanese Journal of Applied Physics, Vol.
10.1143/JJAP.51

51, p.

見されたものであり、理論的メカニズムは明らかではない．

and A. Oshiyama,

Phys.

そこで，第一原理計算でグラフェンナノフィンの安定構造を

p.

doi:

予測することが本研究の目的である．３枚のグラフェンシー
トが sp3 結合により作る Y 型ジャンクション構造の第一原理
計算 [2] はあるが，グラフェンナノフィンを取り扱った第一原
理計算はまだ行われていない．
図は第一原理計算ソフト VASP(Ver.5.3.3) により得られたグラフェンナノフィンの安定構造である．特徴としてナノ
フィンの根元部分でのみダイヤモンドの様な sp3 結合を形成していた．計算条件は，カットオフエネルギーを 450eV，k
点数を 1 × 3 × 1，幅 0.2eV のガウス型スメアリング．擬ポ
テンシャルは Perdew, Burke, Ernzerhof(PBE)，ファンデル
ワールス相互作用を導入するために Grimme の DFT-D2 を

17035428, 2005.

06FD16, 2012.

doi:[2]T. Kawai, S. Okada, Y. Miyamoto,Rev.

B, Vol.

72,

10.1103/PhysRevB.72.035428

B-10

第一原理計算による CsCa2 Ta3 O10 の安定構造
熊本大学 産業ナノ A

横井 裕之A

ABX3 という組成で代表されるペロブスカイト型物質は，結晶構造の多様性と A, B, X のどのサイトにおいても比較的容易な
化学置換性により，幅広い物理的・化学的特性を示す。CsCa2 Ta3 O10 は Dion-Jacobson 相と呼ばれる層状ペロブスカイトのひとつであり，Ca2 Ta3 O10 の 3 重ペロブスカイト層と Cs イオンの岩塩層から成る。層状ペロブスカイトの岩塩層のカチオンは容易にイオン交換可能であり，カチオン種により物理的・化学的特性の制御が可能であるため，不均質触媒やイオン伝導体，蛍光体としての応用が期待され，また，岩塩層での剥離によりペロブスカイト単層物質として新たな材料開発も展開されている。
立方晶ペロブスカイト構造では B サイトの陽イオンを中心として正八面体の頂点の X サイトに陰イオンが位置しており，この正八面体配置にずれやゆがみが生じた構造では強誘電性などの特性が発現する。そのため，ペロブスカイト型物質の八面体骨格は正確な同定が求められる。CsCa2 Ta3 O10 は粉末 X 線回折により室温で正方晶の結晶構造をもつことが報告されている [1]が，Raman 散乱スペクトルには正方晶ではあらわれないピーク構造が観測される [2]。本研究では，第一原理計算により八面体
ユニットが a 軸方向でねじれて c 軸方向では屈曲して連結する構造が正方晶よりもエネルギー的に安定となり，Raman 散乱ス
ペクトルに観察された特徴がよく再現するという計算結果が得られたので，それについて報告する。

[1] K. Toda et al., Mat. Res. Bull. 34, 971 (1999).
[2] C.-W. Hsu et al., Chem. Mater. 33, 6068 (2021).

B-11

ベイズ推定を用いた応力誘起強誘電状態 SiTiO3 の解析
鹿児島大院理工 A , 鈴鹿高専 B

豊田健晟A , 三浦陽子 B , 真中浩貴 A

量子常誘電体 SrTiO3 に [001] から外力を加えると内部でら強誘電転移温度を決定した。(a) はすでに報告しているクラ応力が発生し, 30 K 以下で強誘電転移が起こる。我々はこのスタリングの結果である。1 ピクセル単位での直線の交点の

強誘電転移現象を調べるため, 複屈折イメージング法を用い推定と, クラスタ毎に全体での交点を階層化することで相転移て位相差と短軸方位の温度依存性を測定した。その結果, 応温度を求めた。(b) は 4 つのクラスタの強誘電転移温度の箱

力分布によって複屈折量も分布するため, 試料の場所によっひげ図である。当日は, 時系列分析との比較や, 階層ベイズ推て解析結果が異なる問題が起こった。この問題を解決するた

定による解析手法の有効性や結果の解釈についても考察する。

め, 機械学習によるクラスタリング法を用いた複屈折画像の(a)

全量解析法についてこれまで報告してきた。その結果, 複屈
折量の温度変化を温度系列データとみなすことで, 従来の時1mm

系列分析法が活用できることが分かってきた。
本発表では階層ベイズ推定を用いて, 強誘電転移温度を 1 ピ
クセル単位で求めた結果について報告する。本物質は温度を下げていくと, 位相差が強誘電転移温度近傍で緩やかに折れ曲(b)

がるため, 2 本の最小二乗直線の交点として強誘電転移温度を決定してきた。しかし最小二乗法は点推定であるため, 測定値の誤差を考慮して交点を決定することは難しく, また最小二乗法を行う温度範囲によっても交点がズレてしまう問題がある。
本研究ではベイズ推定による事後確率分布を用いてハミルト
ニアンモンテカルロ法による 2 つの直線の交点の確率分布か

18

C1 ●
C2 ●
C3 ●
C4 ●

B-12

リカレントニューラルネットワークを用いた複屈折像の解析手法の開発
鹿児島大院理工 A , 鈴鹿高専 B

片山翔大郎A , 豊田健晟 A , 三浦陽子 B , 真中浩貴 A

本グループでは, 複屈折イメージング法を利用して空間的間層 (隠れ層) には 2 層の LSTM を配置し, ニューロンの数に不均一な物性状態を観察してきた。しかし複屈折量が不均はそれぞれ 100 個と 70 個とした。これにより LSTM 層を経一に広がる場合, 解析を行う場所によって結果の解釈が異なて特徴量を段階的に圧縮させ, ネットワークを 5 つの異なるる可能性があり, 解析の恣意性という本質的な問題に直面し出力ブランチに分岐させた。これらのシステムは, 異なる特た。そこで, 機械学習を用いて 11 万ピクセル分のデータを 1

徴量の個別の予測が可能となり, 各ブランチからの出力に重ピクセル単位で解析する手法の開発を行っている。その過程

み付けをすることによって温度系列予測へと最終的にまとめにおいて, 物性の温度変化を温度系列データとみなし, すでにられる。本手法は入力データの様々な特徴を捉える能力に優ある時系列分析法を活用することで, 隠れた規則性を見つけれている。本発表では, 時系列分析と温度系列分析との共通

出せることが分かってきている。

点と相違点を中心にして, 本手法の有用性について議論する。

本研究では機械学習のさらなる発展として, 深層学習を用

フィードバック

いた温度系列分析を通じて物性変化の予測に取り組んだ。今

測定値回, 外力下で試料内に生じる応力によって強誘電転移が誘起LSTMを行った。計算には時系列予測において評価が高い Google

予測値

LSTM

?

される SrTiO3 (110) 試料の絶対零度における臨界応力の予測

分岐後の出力

0
T

LSTM

LSTM

が開発した Tensorflow を利用し, 再帰型深層学習の一種であ

0
0

測定値
入力

る長 · 短期記憶（Long Short-Term Memory ： LSTM）を採用した。図 1 には深層学習に用いられるニューラルネット

T

長・短期記憶の学習

中間層
の分岐

特徴量抽出

ワークの基本構成を示している。入力層と出力層との間の中図1.LSTMを用いた深層学習の基本構成

19

T

T
予測値
出力

会場 C
領域 11, 13

C-1

運動量依存局所変分波動関数に基づく固体内電子の準粒子励起理論
琉球大理 A

梯祥郎A

固体内電子相関を波動関数に直接取り込んで記述する波動関数法は物理的描像が明確で，基底状態の様々な物理量を簡便に計算できるアプローチとして良く知られている．我々はこれまで金属領域で Gutzwiller 型波動関数を改良する運動量依存局所変分
波動関数 (MLA) を発展させ，バンド理論では記述できない運動量分布関数，質量増大因子，電荷およびスピン相関などを明らかにしてきた [1]．今回，この理論をフェルミ液体描像に基づいて準粒子励起状態に拡張した．フェルミ液体理論によれば，フェルミ面近傍のハートレー・フォック励起状態に断熱的に電子間相互作用が加えていくと，N-1 系の準粒子励起状態はハート
レー・フォック 1 粒子励起状態に MLA の基底状態相関演算子を直接作用させることによって求められる．このとき，励起エネ
ルギーを E(N-1)，基底エネルギーを E0(N)，フェルミエネルギーを EF とすると，N-1 系の準粒子エネルギー Ek は，Ek =-E(N-1)+E0(N)-EF で求められる．この理論を無限次元ならびに単純立方格子ハバードモデルに適用して準粒子励起スペクト
ルを求めると，グリーン関数法で得られた準粒子励起スペクトルを良く再現できることが分かった．この方法を第 1 原理多軌道
ハミルトニアンに適用することによって，現実の光電子分光スペクトルを波動関数法から直接求める事が可能になる．

[1] Y. Kakehashi, JPSJ 77, 114702 (2008); 80, 114708 (2011); 82, 013702, 084710 (2013); 85, 043707, 064714, 084708(2016); 86, 034711 (2017); 90, 034708 (2021); 91, 024705 (2022).

20

C-2

サブショック形成の条件に基づく混合気体中の衝撃波構造の分類
北九州工業高等専門学校 A

松本悠A , 谷口茂 A

衝撃波は結石の破砕などの医療分野や，レーザー加工，航空宇宙工学など非常に幅広い利用範囲を持っており，その波面構造の解析は重要である．双曲型のバランス方程式では，衝撃波の速度が臨界速度以下では衝撃波構造は連続で，臨界速度を超えると不連続面（サブショック）が形成されることが知られている．
本研究では二つの気体の温度が違うモデル [1] で Euler 方程式系を用いて二種の Euler の混合気体中における平面衝撃波の数値解析を行い，臨界速度を求める．双方の気体は理想気体の状態方程式に従うものとする．本研究で対象とする Euler の混合気
体中において特性速度は各気体の音速で与えられ，原理的には衝撃波の速度が特性速度を越えるとサブショックが形成される．
このことを利用して衝撃波の速度と特性速度の大小関係で衝撃波構造の分類が行われた [2]．この分類は必要条件を用いたものであるため特性速度が最大でない気体では，衝撃波の速度が特性速度を超えていてもサブショックが形成されない場合がある．
このような特殊な場合では，実際にサブショックが形成されるかどうかは数値計算をしてみなければわからない．
そこで本研究ではそれぞれの気体の比熱比，質量比，混合比を細かく変化させて数値計算を大量に行い，数値計算結果から臨界マッハ数を求めた．それをもとに実際にサブショックが形成されるかどうか（必要十分条件）で行なった分類の結果を報告す
る．

[1] T. Ruggeri S. Simić, Math. Methods Appl. Sci., Vol. 30, pp. 827-849 (2007).
[2] T. Ruggeri S. Taniguchi, Physics of Fluids, Vol. 34, 066116 (2022).

C-3

不均一なフィッシャー方程式の進行波数値解
九州工業大学大学院 情報工学研究院 A

大澤智興A

フィッシャー方程式は、式 (1) の反応拡散方程式であり、ロジスティク関数と拡散項で構成される。

∂u= D∇2 u + u(1 − u)∂t(1)

この式 (1) は、生物の侵入や拡散現象を表すモデルとして用いられ [1]、その解析や数値解が得られてきた。既に著者は、FitzHugh-Nagumo 方程式を用いて、媒体が不均一状況で、その効果を伝播特性（分散関係）として報告した [2-3] が、本報告では、よりシンプルなフィッシャー方程式を用いることで、媒体の不均ーな効果をより明確に調べることを目的とした。

[ 方法 ]
本研究における数値解における不均一さは、媒体である 2 次元上の格子において、式 (1) の右辺第 2 項を含まない箇所を不活性なセルとし、2 項を含む箇所を活性なセルとする。これら 2 種のセルを混合することで、不均一さを設定した。この反応拡散方程式の数値積分の計算には Python/CuPy を用いた。

[ 結果 ]
活性なセル密度 ρ が高いほど、拡散係数 D が大きいほど進行波の速度 V は、速くなった。その依存性は、次元解析や進行波
1の速度、スネルの法則を用いると V ∝ Dρ 2 となることがわかった。
[1] 二宮広和 侵入・伝播と拡散方程式 共立出版 (2014)[2] C.Oosawa, ”Dispersion relation and percolation transition in inhomogeneous FitzHugh-Nagumo reaction-diﬀusion
media”,PFN 2023, 6th Yamada Symposium, Poster No.4 (2023)[3] C. Oosawa, 信学技報, vol. 123, no. 203, NLP2023-50, pp. 96-99, 2023 年 10 月.
https://ken.ieice.org/ken/paper/20231007eCXt/

21

C-4

桜島の噴火間隔データから見る活動状態の時間変動
福岡県立大人社 A , 鹿児島大理 B , 鹿児島大名誉教授 C

石崎龍二A , 秦浩起 B , 井上政義 C

火山の噴火は，プレート同士の接触に伴う摩擦の結果として，マントルが溶けることにより，マグマが発生し，それが地表に噴出する現象であると考えられている。日本列島は，複数のプレートが互いに近づき合う地域であり，活火山が 100 を超えている。
桜島の 1955 年以降の年間爆発的噴火回数のデータによると，桜島は，年間複数回の噴火を起こし，間欠的に噴火を繰り返している。西・井上・田中・村井 [1] は，1981 年から 1999 年にかけての桜島の爆発的噴火の時系列に関するハースト指数が 0.5を越え，長期記憶をもつ過程であることを示した。
桜島の噴火の間隔は時期によって大きく変化をしている。そこで，近年の桜島の爆発的噴火時系列の期間別の変化に着目した。講演では，桜島の噴火間隔データを活用して，火山活動状態の時間変動について解析した結果を報告する。

参考文献[1]Y. Nishi, M. Inoue, T. Tanaka and M. Murai, Analysis of Time Sequences of Explosive Volcanic Eruptions of Sakurajima, Journal of the Physical Society of Japan, Vol. 70,No.5,2001,pp.1422-1428.

C-6

ネットワークモチーフの情報転送の特性
九州大学 芸術工学研究院 A , 九州大学 数理・データサイエンス教育研究センター B , 京都大学 医生物学研究所 C , 理化学研究所 iTHEMSD , カリフォルニア大学 バークレー校 E

生物系の情報伝達を担う神経や遺伝子のネットワークで

森 史A,B , 岡田 崇 C,D,E

によって生み出されていることを突き止めた。

は、しばしば典型的な繋がりのパターンが見られる。これら[1] Fumito Mori and Takashi Okada, Diagrammatic ex-

はネットワークモチーフと呼ばれ、様々な生物学的機能を

pansion of information flows in stochastic Boolean net-

担っていると考えられている。しかしながら、ネットワーク

works, PHYSICAL REVIEW RESEARCH 2, 043432

モチーフがもつ情報伝達の特性はこれまでよくわかっていな(2020)

かった。
我々はこの問題にアプローチするために確率的ブーリアン
ネットワークを考え、ネットワーク上の情報の流れ（移動エ[2] Fumito Mori and Takashi Okada, Informationtransfer characteristics in network motifs, PHYSICAL REVIEW RESEARCH 5, 013037 (2023)

ントロピー）を情報伝達経路を用いて記述する公式を導出した [1,2]。この公式をネットワークモチーフに適用し、ネット
ワークモチーフの情報伝達の特性を明らかにした [2]。具体的には、ポジティブフィードフォワードモチーフは高周波の入力を、ネガティブフィードフォワードモチーフは低周波の入力を遮断するフィルターの役割を備えていることが分かった。
さらに、その特性は、長さの異なる情報伝達経路の相互作用

22

C-8

多様化する物理初年次教育
自宅 A

巨海玄道A

筆者は 30 年余の国立大学勤務の後、私立大学へ移り約 10 年間勤務した。そして両方の大学で主に 1 2 年生を対象に物理基礎教育に携わった。対象となった学生は文系から理工系に至る広範な学生であった。またそこで使われている教科書も多種多様でありバラエティーに富んでいた。大学のランクを表すものに入試の偏差値がある。例えば偏差値が 4 0 以下の大学は全入大学や所謂 F ランク大学などと呼ばれており、新入生の基礎学力は四 則演算や分数の計算もおぼつかない学生も散見される。他方

70 前後の大学は難関大学と呼ばれており入学してくる学生は高い基礎学力を持っており、微分方程式を使えるなどかなり高度なレベルの講義も可能である。このような大学では例えば原康夫著「物理学基礎」 (学術図書出版) などがテキストとして用いられている。ところが前者の大学ではこのレベルのテキストを用いた講義はほとんど不可能であり、講義の担当者は大きなカル
チャーショックを受けるとともに、研究とはまるで違った難問に遭遇することになる。このように物 理学 (他の科目も同じ) 初
年次教育においては対象となる学生の目線に合わせた教育が必要になる。このことについて考察する。

C-9

素粒子を学べるカードゲームの開発とアウトリーチの実践
九大基幹 A , 九大理 B

小島健太郎A , 大久保勇利 B , Carolina Sayuri TakedaB

素粒子は自然界の基本的な構成要素であり、現代の物理学ある。

が明らかにした自然観を学ぶ上で重要な対象である。広く社

これらの問題意識に基づき、近年、私たちは素粒子につい会に対する科学教育やアウトリーチの観点から、一般市民やて楽しく学べるカードゲームの開発、およびそれを用いた

子供たちも含め、多くの人が素粒子について容易に学ぶこと

教育の実践に取り組んでいる。本発表では、カードやゲーができ、科学や自然に対する理解や関心を深めることができ

ムルールの設計、およびカードを用いて行った教育実践にる学習機会を提供することは重要だと考えられる。

ついて紹介する。カードは全部で 32 種類からなり、１枚

しかし、素粒子について学ぶことはそれほど容易とは言え１枚に質量や電荷等のパラメータを付与している。ゲームない。初等中等教育において、素粒子に関する学習機会は極ルールは、未就学児でも楽しめる簡易的なバージョンと、めて限られている。また、よほど関心を持っていない限り、大人まで楽しめるような高度なバージョンを用意した。教日常生活やメディアを通じて素粒子のことについて学ぶ機会

育 実 践 で は 、幅 広 い 年 齢 層 の 参 加 者 が 、ゲ ー ム を 楽 し みも得られない。それゆえ、物理学の非専門家であるほとんどながら素粒子についての関心を深めたことが示唆された。

の人にとって、素粒子はそもそも馴染みがないというのが現状である。以上をふまえると、素粒子について易しく学べて、素粒子についての理解や関心を高められるような教育手法の開発、および教育の実践は、取り組むべき意義のある課題で

23

C-10

マイコンボードを用いた電子回路実習：計測 Program の開発
佐賀大学医学部 A

富永広貴A

佐賀大学医学部医学科の物理実習の「電気電子回路の実験」において，Arduino や Raspberry Pi PICO などの ADC を搭載したマイコンボードを利用し，音声，心電図，筋電図，指尖容積脈波測定などの実験を行っている。1 学年約 105 名を半分に分
け，1 日に 50 数名の学生を 2 人 1 班とし，26 班が同時に実験に取り組むため，以前はアナログのオシロスコープを 27 台用意して実施していましたが，老朽化とコストの課題から，より効率的かつ先進的な手法を模索してきた。デジタルオシロスコープの導入も検討したが，26 台を用意する予算の制約から，マイコンボードを活用することにした。初めは Arduino UNO，最近は Raspberry Pi PICO を使い，これらのマイコンボードに搭載された AD 変換機能を利用して，USB 経由で PC にデータを取り込むという手法を試行している。計測用のプログラムは，簡易な物しか公開されておらず要件を満たさなかったため，独自に開発した。今回の発表では，開発した Program の紹介をさせていただく。マイコンボード側は C++ で，PC 側は Python
でのプログラミングを採用した。
この計測 Program の特徴と利点をあげる。まず，Python 実行環境がある PC 用 OS であれば Windows，Mac，Linux と何でも動くため，所有する PC を持参するだけでよい。Multi thread を利用して，USB 転送と画面表示を別に動かしているため，測定中の Data は binary 形式で保存され続けるので，Data 損失のリスクが低い。保存した Data は別の Program でグラフの描画，excel 形式に変換することができる。USB 経由でデータを受け取るため，マイコンボード側で対応する Program を書けば，例えば温湿度計など I2C や SPI 規格のセンサー類のデータを取得することも可能である。これは，binary data からの変換式や座標軸名を個別の設定ファイルに書くことで実現している。これにより，一つの Program で様々な機器やセンサーに対応できる。
限界点としては， 時間分解能の限界が USB 転送速度により決められてしまい，CPU パワー不足の PC では，2ms∼10ms 程
度になることもあることである。

C-11

Raspberry Pi Pico を用いた医学部物理実習における生体時系列信号測定課題の実践と効果
佐賀大学医学部 A

一ノ瀬浩幸A , 富永広貴 A

医学科 1 年生に対し基礎科学系実習の一環として物理学実習を 2 テーマ行い，その題目の一つに電気・電子回路の実習として

Raspberry Pi Pico を用いた生体信号の測定課題を行ったので，その内容と教育効果について報告する。課題内容は，2019・
2020 年度は (1) テスターによる測定（直流電圧/抵抗器の抵抗/手のひら間の抵抗/直流電流/商用交流電圧/ダイオードの抵抗/
電源装置の交流電圧）(2) マイコンボード（Arduino）と各種センサーを用いた生体情報の測定を行った。2021〜2023 年度はマイコンボードを Raspberry Pi Pico へ変更して同様の課題を行った。またマイコンを用いて PC に生体時系列情報をリアルタ
イムに表示・保存するシステム（当学会での共同研究者発表 C-10）を当研究室で開発し，学生は自分のノート PC に Pythonの開発環境と測定用プログラムをインストールし，マイコンボードを USB 経由で接続し，自分の生体情報を測定した。マイコ
ンボードと各種センサーを用いた生体情報の測定の詳細は以下の通りである。(1) 音声マイクを用いた音声の取込み/周波数の測定（2023 年度は削除）(2)3 点誘導心電計を用いた心電図の取込み/心拍の測定 (3) 筋電計を用いた筋電図の取込み (4) ブレッ
ドボードに指尖容積脈波の測定回路を作成し，脈波の取込み/心拍の測定。学生アンケートの結果，「実習内容の修得・理解度」「総合的満足度」「実習の重要性」が 2019 年度→ 2020 年度で向上したが，2021,2022 年度と段階的に下がってしまった。また新しいマイコンボードの導入に関して顕著な効果は見られなかった。しかし自由意見欄では，課題内容に関しては肯定的な意見が多かった。特に生体信号の測定課題やプログラミングに関し良い経験になったという意見が多く，将来開発系の仕事に携わる場
合に役立つと考えられる。一方，プログラミング環境の構築や実行等に関してまったく経験が無い学生が多く，これらを行なう
際にトラブルが多発した事が原因で「難しい」「内容が多い」「時間がかかりすぎる」といった意見が多く見られた。今後の課題
として更なる課題内容の見直しと共に学生のコンピューターリテラシーの向上が重要であるが，後者は解決が難しい。ただし2022 年度から高校に「情報 I」必修化され 2025 年 1 月の共通テストから出題される予定なので，今後の改善に期待するところ
である。

24

会場 D
領域 12

D-1

気相中に放出された水滴の帯電現象
九州工業大学情報工学府 A , 九州工業大学情報工学研究院 B

細い管の先端 (チップ) の電位を制御しながら水滴を滴下す

塩谷亮太A , 植松祐輝 Bはないかと考えられる。

ることで、チップの電位に応じて水滴が帯電し、電荷をもつ

1). 織 笠 桂 太 郎. 水 滴 に よ る 標 準 電 荷 量 のことが知られている 1)。そこで、本研究では金属のチップを設 定 に つ い て.

用いてその電位を変化させながら水滴の滴下実験を行った結工 編

果として、チップの電位と水滴の電荷量の関係性について報告する。静電遮蔽した金属のチップに電圧をかけた状態で、1mM の KCl 水溶液を水滴として静電遮蔽された金属容器に滴下し、水滴によって生じた電流から電荷量を算出した。この滴下実験を-2V から +2V までの範囲において 0.5V 刻みでそれぞれ電圧を変化させて行った。得られた実験結果を右図に示す。水滴の電荷量を Q とし、水滴の静電容量を C、チップの電位を V とした際の Q=CV の直線と比べると、実験で得られたデータはこの直線とある程度一致していることがわかった。このことから、水滴の静電容量とチップの電位が明らかとなっていれば、水滴の電荷量を予測することが可能で

25

7(2),

室 蘭 工 業 大 学 研 究 報 告.

417-427,

1971-09-15

理室 蘭 工 業 大 学

D-2

水性電解質における粘性の温度及び濃度依存性と粘性流動機構
大分高専 A , 熊大院先端科学 B

池田昌弘A , 安仁屋勝 B

電解質研究において, 固体電解質では構造や界面での反応機構 1) , 液体電解質ではイオン間の相関や溶媒和2) , 極低温環境下での凍結性の問題など3) , 基礎物性の理解が重要である。その中でも, 液体における粘性は内部摩擦を伴う散逸機構に関わる最も基本的な物理量であり, ガラス形成過程にある過冷却液体を理解する上でも重要な物性である。
我々は, 粘性の温度依存性に対する結合強度・配位数揺らぎ (BSCNF) モデルを提案しており 4,5) , これまでに様々なガラス形成物質における温度低下に伴う構造緩和の微視的機構を調べてきた。このモデルによると, ガラス物質を形成する要素間の結合エネルギーの平均値に加えて, 揺らぎが重要であることが示唆されている。また, 我々の最近の試みの中で, この BSCNF モデ
ルは, 濃度依存性についても議論できる可能性が出てきた。そこで本研究は, 水性電解質で系統的に調べられている粘性の温度及び濃度依存性に対する実験的挙動について, BSCNF モデルの観点から統一的に理解できるかを検証する。講演では, その結果を報告する。

1) K. Funke, Sci. Technol. Adv. Mater. 14 (2013) 043502.
2) M. Ikeda, M. Aniya, Key. Eng. Mater. 861 (2020) 264.
3) L. Jiang, et al., Nano Res. Energ. 1 (2022) 9120003.
4) M. Aniya, J. Therm. Anal. Calorim. 69 (2002) 971.
5) M. Ikeda, M. Aniya, J. Non-Cryst. Solids 371-372 (2013) 53.

D-3

ネマチック液晶の電気対流シミュレーション
九大院理 A藤原智仁A , 福田順一 A

液晶テレビなどに用いられているネマチック液晶において、そこで本研究では先行研究 [2] を参考にし、フレクソエレク「ソリトン」と呼ばれる粒子性を持ったパルス状の波が安定に

トリック効果を取り入れ、図 1 のようなモデルに交流電場を発生し、伝搬・停止・伝搬方向などの運動状態を能動的に制御かけた際の配向ベクトルと流れ場のシミュレーションを行っできることを明らかになった [1]。上の研究ではダイナミック

た。その結果、電気流体力学的不安定性が生じることを確認

な液晶ソリトンを誘電異方性と導電異方性の符号と電気伝導できた。本講演ではシミュレーション結果とその考察につい度の大きさを制御することで発生させることに成功しており、て発表する。

ソリトンの発生には以下で説明するフレクソエレクトリック
効果による電気流体力学的不安定性が重要であると推測され[1]Nature Communication 11,Article number:(2020) [2]J. Phys.

France 49,

1875-1899 (1988)ている。
一般にネマチック液晶の電場応答は印加電場の２乗に比例dするため電場の極性は関係ない。これはネマチック液晶分子
は頭と尻尾の区別がつかないため双極子モーメントが打ち消V(ω)

されるからである。しかし配向歪が生じた際に頭と尻尾の方向が揃った場合双極子モーメントが打ち消されず分極として

zyx
図１研究のジオメトリー:z軸⽅向に交流電場が印加されており、界⾯で配向がx軸⽅向に固定されている。

認識される。そうするとネマチック液晶でありながら電場の極性に応答するようになる。これをフレクソエレクトリック
効果という

26

3248

D-4

Lagrangian カオスによる乱流拡散
九大工 A

三谷雅A , 河野真也 A , 岡部弘高 A , 石田謙司 A , 日高芳樹 A

対流系において、局所的な秩序と大局的な無秩序が共存する現象を「弱い乱流」と言い、液晶電気対流では系の対称性の違い
によって「欠陥乱流」と「ソフトモード乱流」が現れる。これらに対し混入した微粒子の運動によって Lagrangian カオスが観測されてきた [1,2]。

Lagrangian カオスによる拡散の性質解明には「粗視化拡散係数 [1,3]」が有用である。欠陥乱流とソフトモード乱流は、対流
構造はまったく異なるにも関わらず、粗視化拡散係数には共通した振る舞いが見られる [1,2]。その振る舞いの発生機構を解明するために、対流系の Lagrangian カオスの最も基本的なモデルであり、一方向に並んだロール状対流構造が同じ向きに同じ振幅・位相で振動する「振動 Benard 対流 [3]」における粗視化拡散係数を調べた。振動 Benard 対流における 1 つの流体粒子の軌道を数値計算し、そこから得られた粗視化拡散係数が対流系のどのような振る舞いと対応しているかを考察する。

[1] M. Suzuki, T. Narumi, Y. Hidaka, et al.: Phys. Rev. E 88, 042147 (2013).
[2] K. Yamanaka, T. Narumi, Y. Hidaka, et al.: Fluids 3, 99 (2018).
[3] T. H. Solomon and J. P. Gollub: Phys. Rev. A 38, 6280 (1988).

D-5

境界存在下でバクテリア乱流が示すエッジカレントの振動について
九大院理 A

松清洋輝A , 福田順一 A

バクテリアは，アクティブマターのモデル生物としてよく研究されている. 特に高濃度のバクテリア懸濁液が示す時空カオス的な振る舞いはバクテリア乱流と呼ばれ，特徴的な渦サイズを持つなど，古典的な乱流とは異なる特徴を持つ現象として近年注目を集めている. このバクテリア懸濁液を容器に閉じ込めることによってバクテリア乱流のカオス的な振る舞いを制御しようという研究が多く行われており，その際エッジカレントと呼ばれる，境界に沿うように泳ぐバクテリアの運動が重要であることがい
くつかの実験において指摘されている (文献 (1), (2) など). 一方で，バクテリア乱流の振る舞いを記述する連続体方程式である

Toner-Tu-Swift-Hohenberg(TTSH) 方程式 (文献 (3)) の，境界存在下でのシミュレーショ ンはいくつかの先行研究において行われているが，いずれも non-slip 境界条件を用いたものであり，上に述べたエッジカレントを実現できていなかった. そこで本研究では，slip 境界条件下での TTSH 方程式のシミュレーション手法を開発し，境界条件がバクテリア乱流のダイナミクスに及ぼす影響を調べた. シミュレーションの結果，エッジカレントを実現することができ，さらにエッジカレントの向きが時間的に振動することを発見した. 円形容器，平行な二つの壁，円形障害物の 3 通りのジオメトリのもとでシミュレーションを行い，それらのいずれでもエッジカレントの向きが振動することを確認した. さらに，エッジカレント振動の振動数について，移流の強さ，容器の半径，すべり境界条件のずり係数への依存性を調べた.

[参考文献](1) Wioland, Hugo, et al., Nature physics 12.4 (2016): 341-345.
(2) Beppu, Kazusa, et al., PNAS 118.39 (2021): e2107461118.
(3) Wensink, Henricus H., et al., PNAS 109.36 (2012): 14308-14313.

27

D-6

曲がった形状の領域内の自己駆動棒の数値シミュレーション
九大院理 A

金子甲二郎A , 福田順一 A

濃厚バクテリア溶液中では，非定常で無秩序な渦運動が見傍で垂直に配向し動かなくなるクラスターの形成が見られた

られる．この渦運動は特徴的な長さスケールを有しており，（図 1）．このようなスタックしたクラスターは，自己駆動棒

アクティブ乱流と呼ばれている．一方，閉じ込めや障害物とが互いに重なり合えるような状況を除いて普遍的に見られた．

いった領域の制約を導入すると，バクテリアは境界付近とバ円形の障害物がある時は，十分に長い自己駆動棒で形成されルクでは異なった振る舞いを示す．アクティブ乱流固有の長る同じ向きに配向したクラスターが障害物にぶつかり，障害

さスケールに対応するような幾何学的な長さスケールを持っ物周りを循環する流れを生み出すことを確認した（図 2）．こた閉じ込めや障害物の導入を行うことで，定常的な渦運動をれらの結果は，次元性や非等方的な相互作用が，曲がった境取り出せることが確認されている [1,2]．

界のある領域における自己駆動棒のダイナミクスに重要な役

本研究は，分子動力学的シミュレーションを用いて，秩序割を果たしていることを示唆している．

的な渦運動のメカニズムの解明と曲がった境界のある領域内[1] Beppu, K. et al., Soft Matter 13, 5038 (2017).

のバクテリアのダイナミクスの理解を目指すものである．バ[2] Nishiguchi, D. et al., Nat. Commun. 9, 4486 (2018).

クテリアが互いに配向する性質や境界付近で壁と平行に向きを揃える性質を実現するために，我々はバクテリアを，排除体積を有する自己駆動棒としてモデル化した．このモデルを用いて，閉じ込めがある状況（図 1）と障害物が存在する状況（図 2）における数値シミュレーションを行った．
我々は，(1) 相互作用の性質，(2) 自己駆動棒の形状，(3)図 1: 境界付近での垂直に配向 図 2: 円柱周りの過渡的な

幾何学的な条件を変化させた時の自己駆動棒の集団的な振るしたクラスター形成

舞いの変化について調べた．閉じ込めを行った際は，境界近

D-7

循環運動

ガラスにおける異常散逸とアクティブ流動化の数値的研究
九州大学大学院理学府 A , 九州大学大学院理学研究院 B

新垣亮宗A , 江端宏之 B , 水野大介 B

エマルジョンや泡などの軟体球コロイドが乱雑に配置

ミング系に非熱揺らぎを印加した非平衡系では、多くの場∗された濃厚懸濁液では、特定の周波数域で複素弾性率 G (合ジャミング臨界点の性質 G∗ (ω) ∝ω0.5 が観測されてきたω) の実部 G′ (ω) と虚部 G′′ (ω) に異常散逸 (G′ (ω) ∝ω。当日は、対応する非平衡系の数値解析についても議論する。

0′′, G (ω) ∝ω0.5) が見られる。その性質はコロイド同士のスリップに起因する。また理論的には、2 次元の円形ディスクを敷き詰めたジャミング系において、同様に G∗ (ω) ∝ω
0.5となることが示されているが、現実系では熱揺らぎや非熱揺らぎが存在していることからそれらも考慮して理解する必要がある。

本研究では、数値シミュレーションを用いてジャミング系に熱揺らぎを加えたときと、非熱揺らぎを加えたときの動的レオロジーを調べた。図 1、図 2 が熱揺らぎを加えたときの G′ (ω), G′′ (ω) であり、熱揺らぎが小さ
くなるほど熱の効果を無視したジャミング系に近づくため、G′′ (ω) ∝ω0.5 が広い周波数帯で見られる。他方で、ジャ

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D-8

ATP 枯渇細胞の細胞質メカニクス
九大院理 A , 九州大学大学院理学研究院 B

細胞質は細胞小器官やその他の高分子によりガラス化するほど高濃度に混み合っているが、生細胞内部では代謝によ田尾優樹A , 江端宏之 B , 水野大介 B

橋等の不可逆的な変化ではなく、駆動力の喪失に起因する可逆な現象 (ガラスのエイジング) であることを示している。

る能動的な駆動力によって流動化されている。代謝を抑制し講 演 で は 、以 上 の 結 果 を 踏 ま え て 生 細 胞 内た生細胞の細胞質は低周波域（0.1˜10 Hz）の弾性が上昇して部の揺らぎと細胞質粘弾性について議論する。

固化するが、そのメカニズムは不明である。
本研究では、細胞内の ATP を枯渇させることで代謝を抑制した細胞のマイクロレオロジー計測を行い、ゆらぎと粘弾性の経時変化を測定した。ＡＴＰ枯渇を誘導する薬剤投与後、細胞内のゆらぎは低下する一方、弾性の上昇は数時間遅れて生じた。この結果は、ATP 枯渇に伴う駆動力の低下により、弾性領域が徐々に拡大することを示唆している。
さらに、ATP 枯渇下の計測に用いた細胞を通常の栄養培地に戻したところ、細胞質の揺らぎは速やかに回復した。これは、代謝抑制による細胞質の固化は、細胞死や細胞骨格の架D-9細胞形態テンソルを用いた 2 種細胞組織の相分離の研究
九州大学理学府物理学専攻 A

山脇郁也A , 福田順一 A

私たち人間のような多細胞生物の体を形成する細胞は、その発生過程で「細胞選別」と呼ばれる過程を経る。例えば、2おり、細胞の形状と密度に関する情報を含んでいる。発表では、シミュレーション結果と考察について詳しく述べる。

つの異なる種類の細胞を混合して培養すると、 同じ種類の細References

胞が集まり、相分離が起こることが知られている。

[1] Hohenberg, P. C., Halperin, B. I. Reviews of Modern

細胞の相分離を調べるための理論的研究が行われ、そのダ

Physics, 49(3), 435.(1977)

イナミクスは流体系のものとして扱われることが多い (例え[2] S. Ishihara et al., Phys. Rev. E 96, 022418 (2017)

ば、Hohenberg と Halperin の命名法ではモデル H[1])。しか

図１：細胞形態テンソル

し、表皮組織のように形状を維持する細胞を含む組織を、単純な流体系とみなして妥当かどうかは明らかではない。また、細胞の形状 (ミクロ) と組織の挙動 (マクロ) の関係を明らかにするための実験技術やデータ解析技術は開発されているが、その根底にあるメカニズムの理解はまだ不十分である。
本研究の目的は、細胞の形状が細胞選別と細胞相分離における組織の挙動にどのように影響するかを明らかにすることである。ここでは、細胞組織の解析に使われ、 細胞の変形を扱うことができる細胞形態テンソル [2] と呼ばれる流体力学
的変数を細胞相分離モデルに組み込むことを検討する。これは、変形可能な細胞が接着して組織を形成する表現に適して

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D-10

電場駆動ヤヌス粒子の集団運動
九大理 A , 九大院理 B

貞松知里A , 橋本明伸 B , 齊藤圭太 B , 小林史明 B , 木村康之 B

バクテリアや藻類といった微小スケールの泳動体はマイクに示すように、クラスターがいくつか形成された。一方、高ロスイマーと呼ばれ、特徴的な集団運動をすることから、近周波領域では、図（b）に示すように、鎖状の集団が多く形

年、非平衡物理の観点からも興味が持たれている。マイクロ成された。さらに、高密度ヤヌス粒子の中に Cr をコートしスイマー間の相互作用や周囲の環境が変化するとそれら集団てないシリカ粒子を加えた不均一な環境でも実験も行った。

運動も変化することが期待される。しかし、生物系のマイク

(a)

(b)

ロスイマーは、相互作用の制御が難しいため、交流電場によりその制御が可能なヤヌス粒子を用いた実験を行った。シリカ粒子の半球を Cr でコートしたヤヌス粒子を使用し、印加する交流電場の周波数を変化させることで粒子間に働く相互作用を制御した。
実験では、高密度に分布させたヤヌス粒子に交流電場を
図：ヤヌス粒子の集団運動. スケールバーは50 μm.
交流電場の周波数：(a) 1kHz, (b)100kHz.

印加し、周波数を 1kHz 100kHz まで変化させ、集団運動の様子の変化を調べた。実験の結果、低周波領域では、図（a）

D-11

交流電場駆動クインケ粒子の集団運動
九大院理 A

湯浅康雄A , 井出健一郎 A , 小林史明 A , 木村康之 A

近年，群れの物理学としてアクティブマターの研究が盛んと、粒子群がセル全体に渡り巨大な渦運動を示すことを明らに行われている．その研究では、大腸菌の集団から鳥の群れかにした．講演では運動の波形依存性等の詳細を報告する．

などミクロからマクロまで多種多様な系で普遍的な原理を見出すことは目指している．本研究では、ミクロ系の典型例であるクインケ回転粒子系を取り上げ、その集団運動を調べた．クインケ粒子として絶縁体粒子を導電性溶液に分散し、閾値以上の直流電場を印加すると粒子が自発的に回転を始め，電場強度や粒子の面積分率により多種多様な集団運動を示すことが最近明らかにされた．これまでの研究では直流電場が主に用いられており，交流電場を用いた研究は少ない．
本研究では矩形波電場に直流電場を加えた電場を印加する

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D-12

直流電場駆動クインケ粒子の構造形成
九大理 A , 九大院理 B

河野太一A , 井出健一郎 B , 小林史明 B , 木村康之 B

近年、微生物や鳥などの生物、および自己駆動する微粒子
等がアクティブマターとして活発に研究されている。従来の研究では個々の要素の運動やその集団運動が注目されてきた。
一方、コロイド粒子分散系ではその内部構造により粘性などの巨視的物性が大きく変化することが知られている。
本研究では、自己駆動コロイド粒子の集団運動と分散溶
液の粘性の関係を明らかにする目的で研究を行っている。
具体的には、クインケ回転粒子に直流電場を印加すると、
図１のように低電場では粘性の増加が、高電場では粘性の図１ 体積分率1％20µmのPMMA粒子の粘度の電場依存性低下が観測された。本研究では、粘度の上昇時、低下時における集団運動の違いを直接観察することにより調べた。
低電場では図 2 のようにクラスターが発生していた。一Y [pixel]

方、高電場では図 3 のようにランダムに運動していた。さらにクインケ回転粒子の粒子追跡によって粒子の速度を測定し、理論モデルを用いて巨視的粘性との比較を行う。

X [pixel]

図2 せん断速度1/s
電場0.8v/µm印加時の液体
内部のPMMA粒子の様子

31

図3 電場2.0v/µm
印加時の液体内部のPMMA粒子の軌跡

会場 E
素粒子論, 宇宙線・宇宙物理領域

E-1

格子正則化された 2 次元コンパクトスカラー理論における磁気的演算子の定式化
九大理 A , 阪大理 B , YITPC

阿部元一 A , 森川億人 B , 小野田壮真A , 鈴木博 A , 谷崎佑弥 C

格子上で well-defined なトポロジカル電荷を得るには場の配位が admissibility 条件を満たしていることが不可欠であるが、この条件は同時に磁気的演算子の存在を禁止してしまう。この講演では格子上で定義された 2 次元コンパクトスカラー理論において前述の困難を回避し、磁気的演算子を定式化する方法について述べる。また、その定式化のもとで電気的対称性と磁気的対称性に付随する’t Hooft anomaly や Witten 効果を格子上で再現する。また、4 次元の格子ゲージ理論へ今回の方法の拡張についても言及する。

32

E-2

Nonlinearly Charged Brane Shell as Over-extremal Object
九大院理 A , 九大基幹 B , 九大共創 C

塚原壮平A , 大河内豊 A,B,C

弱重力予想によると，重力と結合した低エネルギー有効理論が量子重力理論と無矛盾であるには，少なくとも１つ over-extremalな物体が宇宙に存在しなければならない．弦理論の枠組みでそのようなコンパクト物体を構成し安定的に存在させられるかは非自明であるが，近年 Danielsson らによって，Freed-Witten 効果で帯電した brane shell のセットアップが提案された．本講演
では，非線形に帯電した brane shell のセットアップを新たに提示する．加えて，重力の寄与によって shell の半径が安定化されるメカニズムについても議論する．

E-3

Distributions of Three Generation Models in Type IIB Chiral Flux Vacua
九州大学 A , 総合研究大学院大学 B

甲斐貴文A , 石黒奎弥 B , 岡田寛 A , 大塚啓 A

本講演では、MSSM-like もしくは Pati-Salam ゲージ理論を導く４次元真空を調べることで得られる３世代模型の分布について紹介する。D-branes の tadopole cancellation conditions を通して、磁化された D-branes 上の background fuxes によって決まるフェルミオンの世代数とモジュライ場を安定化させる 3-form fluxes が関係づいている。モジュライ場が安定化された真空では、tadpole cancellation conditions によりフェルミオンの世代数が小さい値に制限され、Z3 対称性を持つ真空に分布がピークを持つことを明らかにした。

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E-10

安定な擬南部ゴールドストン暗黒物質の起源
東理大理工 A , DESYB , 九大理 C

阿部智大 A , 濱田佑 B , 津村浩二C

さまざまな観測から暗黒物質の存在は疑いようのないものとなっており、いくらかの性質が明らかになっている。一方で暗黒物質の正体は依然として不明であり、幅広い質量領域の粒子がその候補となり得る。現在、宇宙に残っている暗黒物質を宇宙の熱史の中で自然に実現できる WIMP はとても魅力的な暗黒物質候補であるが、近年の直接検出実験により自然なパラメタ領域の大部分が排除されてきている。擬南部ゴールドストン暗黒物質は WIMP 暗黒物質にさらに特別な性質を加えたもので、直接検出実験の制限を回避することができる。一方、そのような特別な性質がどのようにして実現されたのかという疑問が残る。この問題を解決するアイデアはこれまでに複数提案されてきている。U(1)B−L ゲージ対称性にもとづく模型では、特別な性質の起源は説明されたが、暗黒物質が不安定となることが知られている。本講演では安定な暗黒物質を実現する入れ替え対称性を持つ U (1) ゲージ対称性にもとづく新模型を紹介する。

E-11

Relation between higher-dimensional gauge theories and gravitational waves from firstorder phase transitions
九州大学 A , 金沢大学 B

廣瀬拓哉A , 澁谷紘人 B

高次元ゲージ理論では、細谷機構と呼ばれるゲージ対称性の自発的破れを引き起こす機構が知られている。この対称性の自発的破れが潜熱を伴う 1 次相転移だった場合、相転移によって重力波が誘発されることが知られており、将来実験によって観測される可能性がある。本講演では、高次元ゲージ理論と 1 次相転移由来の重力波の関係性について議論する。特に高次元理論に特有のコンパクトスケールに着目しながら、重力波のスペクトルとの関係性を数値計算の結果を通して示す。本講演はarXiv:2303.14192 [hep-ph] に基づく。

34

E-12

重力波の円偏光とアクシオンドメインウォール
九大理 A , 神戸大理 B

谷口彰A , 菅野優美 A , 早田次郎 B

近年、重力波天文学の発展が著しく、重力波観測によって新しい物理が見いだされることが期待されている。そこで、重力波観測を用いて、アクシオンについて新しい発見を得るための研究を行った。超弦理論はアクシオンの存在を予言し、アクシオン
は暗黒物質の候補の１つでもある。このような背景から、アクシオンについての理解を深めることは、宇宙物理学や素粒子物理学における重要課題である。 アクシオンは Chern-Siomns(CS) 項を通して重力と結合し、CS 項は重力波に円偏光を生じさせる。したがって、重力波の円偏光の観測は、アクシオンや CS 重力について新たな発見を得るために有意義である。先行研究では、一様なアクシオンダークマター背景を伝搬する重力波に生じる円偏光についての研究が行われてきた。しかし、この場合に生じる円偏光は、観測可能な大きさにならないことが判明している。そこで、私たちは異なる背景を考え、アクシオンドメイン
ウォールを通過する重力波に生じる円偏光について調べた。その結果、アクシオンと CS 重力の結合定数およびドメインウォー
ルのエネルギーで決まる特定の周波数を持つ重力波に、観測可能な大きさの円偏光が生じることが分かった。さらに、現在の宇宙にアクシオンドメインウォールが残存している場合、円偏光の観測によってアクシオンと CS 重力の結合定数に制限を与える
新しい方法を構築することに成功した。本講演では、この研究成果を紹介する。

E-13

Neural Network を用いた真空の相転移による重力波の解析
佐賀大学 A

大津佑太A , 船久保公一 A

重力波の生成源は大きく分けて 2 種類あり、パルサーやブラックホールなどの天体起源のものと、インフレーションや真空の相転移などを起源とするものである。2015 年の直接観測によって天体起源の重力波が検出されたが、後者については未だ探索されている段階であり、それらは宇宙初期の情報を持つと考えられるため重要視されている。真空の相転移では、宇宙膨張に伴い、温度が冷えていく過程でスカラー場の偽真空が真の真空へ崩壊する。その際に生じた複数のバブルは潜熱によって膨張し、互いに衝突することによって重力波が生成される。
一方、近年 Deep Learning 技術を用いて微分方程式の数値解を導く手段として PINN（Physics-informed neural network）
が注目されている。従来の数値計算では、微分方程式を離散化してグリッドに分割し膨大な数の繰り返し計算が必要であったが、PINN では Neural Network を用いて多数のパラメータを含む関数を生成し、それが方程式の解に近づくように学習させるため、計算の高速化を期待することができる。また、従来の方法では方程式の複雑さにに応じてコードも複雑になる一方、

PINN では方程式の離散化が不必要であるためコードの簡素化を期待できる。
本研究では、真空の相転移を起源とする重力波の生成メカニズムについて議論する。また、重力波エネルギーの強度の解析に
上記の Neural Network を応用し、先行研究との比較を行う。

35

E-14

一般化された早期暗黒エネルギーモデルにおける背景重力波生成と NANOGrav 観測佐賀大学 A

兒玉樹A , 篠原拓見 A , 高橋智 A

宇宙論ではあらゆる時期においてスカラー場は重要な役割を果たす。たとえば初期宇宙の加速膨張「インフレーション」を担う
インフラトンや、後期宇宙の加速膨張を記述するダークエネルギーの候補の１つであるクインテッセンスがあり、それらは幅広く調べられている。最近では、ハッブル定数問題を解決する文脈において早期暗黒エネルギーと呼ばれるスカラー場が導入されるが、その解決のためにはモデルパラメタを微調整しなければならない。しかしながら、アプリオリにはそれらモデルパラメタ
を微調整する必要はない。我々は、一般のパラメタ空間で早期暗黒エネルギーを考え、そのような成分を一般化早期暗黒エネル
ギーと呼ぶことにする。
我々の研究では一般化早期暗黒エネルギーの広いパラメタ空間を考えた時、それが宇宙論的にどのような影響を及ぼすのかを調べた。その１つに重力波背景放射の増幅がある。まず、重力波背景放射が大きく増幅され将来観測で検証可能となるパラメタ
空間が存在することを示す。また、最近発表された NANOGrav 観測結果を一般化早期暗黒エネルギーモデルで説明可能か議
論する。

E-15

超大質量ブラックホール候補としての原始ブラックホールの検証
佐賀大学 A , 国立天文台 B , 愛媛大学 C , 東京工業大学 D

篠原拓見A , Wanqiu HeB , 松岡良樹 C , 長尾透 C ,須山輝明 D , 高橋智 A
宇宙の極初期に形成され得る原始ブラホール (PBH) は、高赤方偏移 (z ∼ 6) で観測されている超大質量ブラックホール(SMBH) の候補として考えられている。SMBH の質量は太陽質量のおよそ 1 億倍から 100 億倍であると測定されているが、そのような質量を持つ PBH は、その起源をガウス分布に従う原始曲率ゆらぎで考える場合、宇宙マイクロ波背景放射のスペクト
ル歪みの未検出により禁止される。ただし、PBH 生成の確率が高くなる領域が大きくなるような非ガウス分布を持つ曲率ゆら
ぎ起源の PBH についてはその限りではない。そのような曲率ゆらぎはインフレーション中のスペクテータ場のゆらぎによって生成することができ、この場合では PBH がよりクラスターを形成すると予言される。先行研究では、そのクラスタリングの度合いを角度相関関数によって定量化し評価した。本講演では、上述の先行研究に基づく角度相関関数の理論予言値を SHELLQs
プロジェクトで観測されたクェーサー (SMBH) のデータから見積もった値と比較することで、高赤方偏移 SMBH の説明が可能な PBH シナリオを強く制限できることを示す。

36

E-16

暗黒時代の 21cm シグナルで探るダークマターの性質
佐賀大学 A

菅真紀子A , 岡松郁弥 A , 高橋智 A

宇宙の晴れ上がりの後、天体が形成されるまでの時期は宇宙暗黒時代と呼ばれ、この時期の宇宙進化は理論的には予言されているが、未だに観測されていない。この時期に宇宙の物質の大半を占める中性水素から、超微細構造に伴う遷移により波長約21cm 線の吸収線や輝線を発生する。この 21cm 線のシグナルは暗黒時代を探るほぼ唯一の手段と考えられており、近年、暗黒時代の 21cm 線シグナルを観測するための計画が多く議論されている。本研究では、そのシグナルを用いてダークマターの性質を探る。特に、ダークマターの対消滅や崩壊により発生したエネルギーが 21cm 線シグナルにどのように影響を与えるかを調べ、将来観測における検証可能性についても議論する。

E-17

宇宙の暗黒時代における 21cm 線グローバルシグナルを用いた新しい観測量
佐賀大学 A , 清華大学 B , 岡山理科大学 C , 国立天文台 D

岡松郁弥A , 箕田鉄兵 B , 高橋智 A , 山内大介 C ,吉浦伸太郎 D
中性水素の超微細遷移により放射されるスペクトル線を 21cm 線といい、宇宙の様々な時代を探査する方法として、多くの研究が行われている。宇宙の暗黒時代の 21cm 線の観測は、地球の電離層の影響により、地上からの観測は困難であるが、近年、暗黒時代の 21cm 線を観測できる場所の候補として月面が検討・議論されている。宇宙の暗黒時代は、最初の星が誕生する以前の時代であり、天体物理学的な不定性がないため、この時代の 21cm 線の観測量は宇宙論でのみ決定される。したがって、この時代の 21cm 線の観測は宇宙論に関する有益な情報が得られることが期待され、21cm 線の理論的な予測を行うことは重要である。本研究では、宇宙の暗黒時代の 21cm 線グローバルシグナルに焦点を当て、新しい観測量を提案する。まず、ΛCDM モデルのグローバルシグナルにおける宇宙論パラメータ依存性を調べ、ΛCDM モデルにおいて周波数に対する輝度温度の関数形の形状が宇宙論的パラメータにほぼ依存しないことを示す。この事実に基づいて、異なる２つの周波数の輝度温度の比を取ること
で、新しい観測量「暗黒時代整合性比」を提案する。この観測量は ΛCDM モデルにおいて一定の値を取る一方、ΛCDM モデ
ルを超えるモデルでは異なる値をとる。いくつかの非標準的なモデルを例に、この観測量の有用性について議論する。

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E-18

宇宙の大規模構造における尖度パラメタの無矛盾関係と重力理論（2）佐賀大 A , KEKB , 総研大 C , 岡山理大 D

山下青空A , 松原隆彦 B,C , 高橋智 A , 山内大介 D

ガウス分布からのずれを表す指標の量として，歪度パラメタや尖度パラメタが挙げられる. 密度揺らぎの歪度・尖度パラメタは、空間微分の高次まで考慮することで、複数定義することができる. これらは重力理論に対する条件として書き下すことが出来る
ことが指摘されており、特に観測量の間に満たすべき無矛盾関係を導くことが出来る. 本講演では特に尖度パラメタの無矛盾関係について議論する．

E-19

ポアンカレ対称性を持つ量子マスター方程式の理論
九大理 A

柏木海翔A , 松村央 A

ポアンカレ対称性の下でどのような Gorini-Kossakowski-Sudarshan-Lindblad 形式のマルコフ型量子マスター方程式が得られるか調べた。マルコフ型量子マスター方程式は開放量子系のマルコフ時間発展を記述する方程式であり、その解は量子力学的半群によって与えられる。その半群の生成子に対してポアンカレ対称性を課し、ポアンカレ群のユニタリ表現を用いることで、ス
ピン 0 有質量粒子が従うポアンカレ対称なマルコフ型量子マスター方程式を導出した。またこの粒子を励起モードにもつ場の時間発展が、散逸項のある Klein-Gordon 方程式で表されることを明らかにした。さらに今回導出した量子マスター方程式の下で、空間的に離れた 2 つの局所演算子が交換することも示した。これは本研究で導いたマスター方程式の理論において、微視的因果律が満たされていることを意味する。

38

E-20

二時刻レゲットガーグ不等式の破れ 1 ∼ 調和振動子への応用 ∼九州大学 A , 先端素粒子物理研究センター B , 高エネルギー加速器研究機構 C , 総合研究大学院大学 D ,BRINE , Universitas IndonesiaFE

畠山広聖A , 三木大輔 A , 谷将樹 A , 山崎優樹 A , 磯暁 C,D , Apriadi

F

Salim Adam , Ar Rohim , 山本一博 A,B,C
量子力学の登場以来、ミクロな世界のルールを記述する量子力学の世界と我々の日常のサイズを支配するマクロな世界の境界があるのではないかということが長い間未解決でした。理論的には量子力学は物体の大きさによらず成立するはずですが、実際の我々の日常は古典力学が良い近似で成立しており、量子的性質を感じることはありません。量子力学は興味深い特徴が多くありますが、今回注目するものは非実在性という特徴です。私達は様々な量子状態にある調和振動子に対して二時刻レゲットガーグ
不等式の破れについて研究しました。レゲットガーグ不等式とは系の実在性の是非を判定する方法の一つであり、不等式の破れを導くことで系の非実在性を証明することができます。二時刻レゲットガーグ不等式は擬確率分布関数と比例関係にあり、ここでは特に調和振動子の位置演算子に対する二分変数に関する二時刻擬確率分布関数に着目しています。これらの計算はスケールフリーで計算しているので、巨視的物体の物理状態が量子的になっているかを検証する実験の理論模型になっていることが期待されます。
最初に先行論文で示された擬確率分布関数の公式を拡張し、スクイーズドコヒーレント状態やサーマルスクイーズドコヒーレ
ント状態などの様々な量子状態の調和振動子における二時刻レゲットガーグ不等式の破れを示し、その振る舞いを調べました。
次にコヒーレント状態における擬確率分布関数とスクイーズドコヒーレント状態における擬確率分布関数の対応関係を導きました。
またレゲットガーグ不等式がどのような場合に破れるのかを直感的方法で説明しています。

E-21

二時刻レゲットガーグ不等式の破れ 2 ∼ 場の理論への応用 ∼九大理 A

谷将樹A , 畠山広聖 A , 三木大輔 A , 山崎優樹 A , 山本一博 A

古典力学は、測定の有無にかかわらず物理量は一意に確定しているという実在性を前提として成立している。一方で量子力学においては、測定するまで物理量は確定しておらずこの実在性が成り立っていない。レゲットガーグ不等式は、量子力学における実在性の破れを検証する道具として用いられており、例えば超伝導磁束量子ビットといった巨視的量子系で実在性の破れが実証されている。重力の量子性を検証する方法の一つとしてもレゲットガーグ不等式を用いた研究がなされている。また、調和振動子に対するレゲットガーグ不等式による実在性の破れに関する研究も報告されている [1]。私たちは、連続変数に対して擬確率関数の新しい計算手法の定式化 [1] を用いて場の量子性へと応用した。その結果コヒーレント状態とスクイーズドコヒーレント
状態でレゲットガーグ不等式を破ることが分かった。また期待値とレゲットガーグ不等式との対応を考えることで、レゲット
ガーグ不等式を強く破る状況についての傾向を考察した。本講演ではこの考察についても議論する。

[1]K. Hatakeyama, D. Miki, M. Tani, Y. Yamasaki, S. Iso, A. S. Adam, Ar Rohim, K. Yamamoto, arXiv:2310.16471

39

会場 F
実験核物理・理論核物理領域

F-1

ホイル状態対崩壊実験に向けた検出器系のテスト：α (16 O, α1 ) 反応の測定
九大理 A

井元悠介A , 寺西高 A , 田中久登 A , 松永琳太郎 A , 藤本真広 A

現在我々は、天体におけるトリプルアルファ反応率の決定に必要な実験パラメーターである 12 C 第二励起状態 (12 C∗ ; ホイル状
態) の放射崩壊分岐比 (10−5 程度) を精密に決定するため、反応過程 α(12 C,α2 )12 C∗ ; 12 C∗ →12 C+e+ e− における反跳 α 粒子と電子・陽電子対の同時測定を行う実験を計画している。この実験では、12 C ビームとヘリウムガス標的を用い、α2 は 0 度に設置した半導体検出器で、電子・陽電子対はヘリウムガス標的の周囲に設置したプラスチックシンチレータでそれぞれ検出される。
今回、過去に行った検出器系のテスト結果を踏まえ、検出器系の改良を行いバックグラウンドの低減や分解能の向上をめざした。また、改良された検出器系を用いて、16 O ビームとヘリウムガス標的により生成される 16 O 第一励起状態の対崩壊を観測するテスト実験を九州大学タンデム加速器施設において行った。16 O 第一励起状態の対崩壊分岐比は 100% であるため検出器系のテストに適している。今回の実験では、16 O ビームエネルギーを 41.5–45.1 MeV の範囲で変化させ、α(16 O,α1 ) 反応およびバックグラウンドとなる α(16 O,α2 ) 反応の励起関数を測定した。その結果から、最もバックグラウンドの影響が少なく、テストに最も適したエネルギーは 42.0 MeV であることがわかった。本講演ではこの他に、検出器系の性能評価結果を示し、ホイル状態に関する本測定へ向けての展望を述べる。

40

F-2

r 過程における中性子捕獲反応断面積決定のための d(124 Sn,p) 反応の測定
九大理 A , 東大 CNS・理研・他 B

田中久登A , 寺西高 A , for SAKURA collaborationA,B

r 過程の中で重要な役割を担っている反応の１つである 130 Sn(n,γ) の断面積は、130 Sn が不安定核であるため直接測定することが困難である。そこで我々は、130 Sn ビームと重陽子標的を用いて、逆運動学条件で代理反応 130 Sn(d,p)131 Sn を測定する実験を行い 130 Sn(n,γ) を決定することを目指した。また、このとき基準データとして既知の 124 Sn(n,γ) 断面積を用いるため、その代理反応である 124 Sn(d,p)125 Sn の測定も同じ実験で行った。
実験は RIBF OEDO ビームラインにおいて行われ、核子あたり約 30 MeV の 130 Sn および 134 Sn ビーム が厚さ 1.2 mg/cm2の (CD2 )n 標的に照射された。標的上の反応位置は位置検出器 (SR-PPAC) により決定された。(d,p) 反応による反跳陽子は反跳粒子用検出器 TiNA により検出された。前方角度に放出される重イオンの反応生成物は磁気分析器 SHARAQ を通過した
後、第１焦点面に設置された SR-PPAC と電離箱からなる検出器系により検出された。本講演では、SR-PPAC および電離箱に関する実験データ解析を中心に解析の現状を報告し、130 Sn(n,γ) 反応断面積決定のための今後の解析の道筋を説明する。

F-3

核分裂片測定に向けた MWPC 検出器の開発
九州大学大学院理学府 A , 九州大学大学院理学研究院 B , 九州大学超重元素研究センター C , 九州大学基幹
教育院 D , 九州大学理学部 E

能見幹都A , 坂口聡志 B , 庭瀬暁隆 B , 田中聖臣 D , 松浦開 A , 道本優也 A , 山之内邑希 A , 宮下直人 E , 藤井友喜 E , 北川直之 E

アクチノイド核の核分裂には核分裂片の質量数がほぼ等しを用いた融合反応に伴う核分裂の研究のため、MWPC の開い対称分裂と、それらが大きく異なる非対称分裂があるが、発を行っている。本講演では、開発の現状について紹介する。

どちらの現象がより顕著に起こるかは、親核の陽子数および中性子数に依存して急激に変わりうる。また、中性子過剰ア
クチノイド核の核分裂に対する安定性は、超ウラン核合成の起源である r-process と密接な関係があり、広く興味の対象となっている。核分裂片の位置・タイミングを測定するための検出器として、多芯線比例計数管 (Multi-Wire Proportional

Counter : MWPC) が存在する。 MWPC 検出器は物質量の少ない高位置分解能検出器として重要な役割を果たしており、荷電粒子のみに応答するため核分裂片を容易に検出できるとともに、シリコン検出機のように放射線による検出器の性能低下がないといった利点がある。そこで我々は中性子過剰核

41

F-4

超重元素合成実験における解析手法の開発
九大院理 A , 理研仁科センター B , 概要の末尾に記載 C

松浦開A,B , 坂口聡志 A,B , 庭瀬暁隆 A,B , nSHE

collaborationC
現在、我々のグループは新元素となる 119 番元素の合成に向けた実験を、理化学研究所にて国際共同研究として実施している。これまでに 118 種類の元素が発見され、周期表の第７周期までが完成した。日本では理化学研究所の森田グループが 113番元素を発見し、2016 年にニホニウムと命名されている。
原子番号が 104 番以降の超重元素は、重イオン核融合反応により合成されてきた。119 番元素合成実験では 51 V +248 Cm 反応を用いるが、この反応によって目的の原子核が合成される反応断面積の理論予測値は 6 fb や 12 fb[1] と非常に小さい。実際、前述のニホニウム合成実験の反応断面積は 22 fb[2] であった。そのため、膨大なバックグラウンドイベントに比べて真のイベ
ントの数が非常に少なく、一つのイベントも取り逃せないことから、高速かつ高確度な解析手法が求められる。本研究では、解析の信頼性と客観性の担保、イベントの見逃し防止などの観点から、理化学研究所とは独立に九州大学で解析を行った。
実験では粒子の飛行速度を測定するための MCP-TOF 検出器、蒸発残留核 (ER) やそのα崩壊エネルギーを測定するためのSi ストリップ検出器ボックス、軽粒子イベントを除外するための VETO 検出器を用いている。そこで、例えば MCP-TOF 検
出器がヒットし、Si 検出器で高いエネルギーが検出されて、VETO 検出器の反応がない場合には ER が到来したイベントである、などと各データのイベントの種類を判定し、タグ付けを行ってリスト化した。このリストから α 崩壊連鎖を探し出して、その時間間隔や α エネルギーが既知核の崩壊連鎖と矛盾がないか、という観点から 119 番合成イベントを探索する。
本講演では、実験の詳細なセットアップやデータ解析におけるイベント識別の方法などについて紹介する。

[1] G.G. Adamian et al., Nucl. Phys. A 970, 22 (2018) ; K. Siwek-Wilczynska et al., Phys. Rev. C 99, 054603 (2019)[2] K. Morita et al., J. Phys. Soc. Jpn. 81, 103201 (2012)
nSHE collaboration: ANU, IMP, IPHC, JAEA, Kyushu Univ., Niigata Univ., ORNL, Osaka Univ., RIKEN Nishina
Center, Saitama Univ., Tohoku Univ., UTK, and Yamagata Univ.

F-5

Xe 原子 EDM 探索に向けた同位体共存磁力計の開発
九大理 A , 東工大科技創成 B , 理研仁科セ C

立川柊平A , 市川雄一 A , 谷本昂平 A , 佐藤智哉 B , 安藤蒼太 A ,篠原悠介 A , 山本陽介 A , 西畑洸希 A , 郷慎太郎 C , 高峰愛子 C , 上野秀樹 C , 旭耕一郎 C
標準模型を超える CP 対称性の破れを探索するため、我々は反磁性原子 Xe の永久電気双極子モーメント（EDM）の探索を行なっている。本研究では、異核種同位体である 129Xe および 131Xe 原子の両方を、EDM の測定対象かつ共存磁力計として用いる異核種同位体核スピンメーザーを開発し、これら Xe 同位体原子の歳差周波数を精密に測定することで EDM の検出を目指す。

本研究で用いる核スピンメーザーでは、Xe 原子の核スピン歳差運動を Rb 原子を介して光学的に検出し、その位相情報をもとに帰還磁場を生成することで、核スピンのコヒーレンスを維持することができ、長時間の歳差周波数測定を可能にする。また、共存磁力計は異なる 2 つの原子の歳差運動を同時に測定してその周波数比をとることにより、環境磁場の変動による歳差周波数不定性を排除することができる機構である。

EDM 測定に向けた本測定システムにおいて、Rb 原子偏極に用いるポンピングレーザーや Xe 核スピン歳差運動の光学的検出に用いるプローブレーザーの動作安定化の開発を行い、歳差周波数の決定精度の向上を目指している。

本講演では、異核種 Xe 同位体（129Xe, 131Xe）共存磁力計を用いた核スピンメーザーの開発の進捗について発表する。

42

F-6

九州大学加速器・ビーム応用科学センターにおける新ビームライン開発
九大院理 A , 九州大学加速器センター B

竹中京平A , 若狭智嗣 A , 西畑洸希 A , 岩村龍典 B , 荒殿和希 A , 梶原孝文 A , 立川柊平 A , 長尾陽平 A , 田中裕典 A , 谷本晃平 A , 山本陽介 A
現在、九州大学内 CABAS のタンデム加速器を用いて、陽子で最大 14MeV での実験が可能である。
我々のグループでは、より高いエネルギー領域での実験のため、同じく CABAS で開発されている FFA 加速器からのビーム利用に向けた開発を行なっている。

FFA 加速器は周長が約 30m のシンクロサイクロトロンで、陽子を光速の約 50% の 100 MeV まで加速することが可能である。
我々はこのビームを用いて中性子を発生させ、その反応断面積から原子核の中性子半径を求める実験を計画している。
また、このエルギー領域の中性子は半導体の放射線耐性を調べる上でも重要であり、CABAS での測定を通して地域貢献も出来ると考えている。
本講演では、FFA からのビームを実験室に導く新ビームラインおよび中性子発生系に関して、(1) シーケンサと LabVIEW
ベースの遠隔真空制御システムの整備、(2) ビームライン電磁石の CST/Opera を用いたモデリング、(3) モデルとシミュレーションに基づくビーム軌道計算について報告する。
また、併せて開発・整備を進めている、中性子検出器における電荷情報を用いない n- γ弁別についても現状を報告する。これにより、SPADI と呼ばれる高速データ収集系でのデータ収集を実現する計画である。

F-7

重陽子-陽子弾性散乱の偏極相関係数測定に向けた偏極陽子標的の偏極度測定
九大院理 A , 東工大院理 B , 理研仁科セ C , 東北大院理 D , 阪大 RCNPE

荒殿和希A , 若狭智嗣 A , 西畑洸

希 A , 梶原孝文 A , 平沢健斗 A , 関口仁子 B , 渡邉跡武 B , 齋藤由子 D , 丸田祥輝 D , 松井貴哉 D , 鈴木小太郎 B , 立石健一郎 C , 三浦大輔 C , 吉田英智 E
原子核を構成する陽子と中性子をまとめて核子と呼ぶ。二核子間にはたらく二体核力は、実験データを十分な精度で再現する
現実的核力モデルが 1990 年代に確立された。しかしながら、そのような核力を組み合わせて用いても三体系の束縛エネルギーは再現しなかった。その後の理研における偏極重陽子- 陽子の三核子系の弾性散乱データにより三体核力の存在は確実なものとなったため、三体核力モデルの確立が求められている。現在の三体核力モデルは、弾性散乱の断面積は半定量的に再現するものの偏極分解能は再現できておらず、観測量を増やしモデルを精緻化する必要がある。そのため我々は、新たな観測量として偏極相関係数の測定を目指している。 今回、新たに開発している散乱粒子測定系のテストとナフタレンを用いた陽子標的の偏極度測定を兼ねたビーム実験を HIMAC にて行った。200 MeV まで加速した陽子と標的中の偏極陽子との弾性散乱の同時測定・飛跡再構成を行うことで測定系の性能評価を行い、その非対称度から陽子偏極度を較正した。講演ではその結果を報告する。

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F-8

陽子偏極度計の偏極分析能向上のための MWDC を用いた 2 陽子同時測定
九大院理 A , 阪大 RCNPB

梶原孝文A , 山下渉 A , 若狭智嗣 A , 西畑洸希 A , 田中裕典 A , 荒殿和希 A , 谷本

昴平 A , 長尾陽平 A , 山本陽介 A , 岸本侃己 A , 竹中京平 A , 大田晋輔 B , 小林信之 B , 吉田英智 B
我々のグループでは原子核内での核子・核子 (NN) 散乱に対応する (p,2p) 反応の後方スピン移行量を陽子偏極度計 2nd-FPP を用いて観測することにより、NN 相互作用に関する核媒質効果を明らかにすることを目指している。2nd-FPP はプラスチック
シンチレータとワイヤーチェンバーの多層構造をしており、入射陽子のシンチレータ中の炭素との p-C 弾性散乱の非対称度から偏極度を求める。この際、シンチレータ中の陽子との p-p 弾性散乱がバックグラウンドとなるが、シンチレータ中のエネル
ギー損失情報を用いることにより、後方散乱角度 55°以上では分離出来ることが先行研究から分かっている。他方、これより前方角度では分離が不十分で、その結果非対称度が小さくなり、偏極度を求める能力が有意に小さくなる問題があることが示されている。この問題は、シンチレータ深部で特にエネルギー損失差が小さくなることが原因と考えている。本講演では、この問題を解決するために解析を進めている、p-p 弾性散乱からの二陽子同時検出による分別について報告する。また、得られた結果と、Geant4 を用いたシミュレーションの比較も行う。

F-9(p,n) 反応を用いた 16 O のスピン双極子遷移の研究
九大理 A , RCNPB

坂本健輔A , 松井瑠生 A , 永武瞭 A , 清水博光 A , 牛島健成 A , 若狭智嗣 A , 西畑洸希 A ,吉田英智 B
弱い相互作用で起こる 16O(ν,e-)16F 反応の理解は、ニュートリノ測定に用いられている水チェレンコフ検出器の検出効率の精度向上や、広くニュートリノが関与する宇宙元素合成の理解等において重要となる。この反応は主にスピンと軌道角運動量の両方が関与するスピン双極子遷移により起こる。また、強い相互作用を用いた 16O(p,n)16F でも原子核から見れば同じ反応形である。したがって、相互作用の違いによるものを除き、(p,n) 反応の断面積から遷移強度分布に関する情報を得ることが可能である。本研究では、スピン双極子が強く励起される 230MeV 陽子を用い、SiO2 標的と Si 標的の測定から 16O(p,n) 反応の断面積を得た。測定には 2 次元位置感応型の大型の中性子検出器を用い、角度依存性からスピン双極子遷移の同定を行った。講演では、実験および解析について報告すると共に、標準的な理論計算との比較を行う。

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F-10

ハイパートリトンの 3 体力を含む Faddeev 3 体計算
九州工業大学工学部 A , 大阪大学 RCNPB

Λ N ２体系には束縛状態がなく、３体系の束縛状態である
3

鎌田裕之A , 河野通郎 B , 宮川和也 B(2016). [2] M. Kohno, H. Kamada, and K. Miyagawa,Phys.

である。実験的には、その小さい束縛エネルギーが精度よく

gawa, H. Kamada, W. Glöckle, and V. Stoks, Phys.

決まっていない問題があり、理論的には３体力を考慮しなけ

Rev.

ればならないという問題がある。３体力の問題は２体 Λ N

K. Miyagawa, Phys.
H Λ binding energy [keV]

hypertriton (Λ H) は Λ N 相互作用の理解にとって重要な系

相互作用の確定に関わる。 Λ NN 3 体力を Λ N ２体力の性質と合わせて定量的に理解することは、 Λハイパー核そして中性子星の物理の微視的解明にとって基本的な課題である。
この報告では、カイラル有効場理論の 2 π交換３体力を含む

3

Λ

Faddeev 計算を行い、3Λ H における３体力の寄与を定量的に[1] S. Petschauer, et al., Phys.

Rev.

[keV]

評価する。

C 93, 014001

Rev.

C 106, 054004 (2022).

C 51, 2905 (1995).

200

100

[3] K. Miya-[4] H. Kamada, M. Kohno,

Rev.

C 108, 024004 (2023).

ΛN NLO13(550) NLO19(550) NLO19(600) NLO19(650) NSC89
4NN N LO+
4
N LO
3
N LO
2
N LO
without 3BF
NN(400)
(450)
(500)
(550)
with 3BF

040
20

ΛNN repulsive
contribution

0

F-11

虚数化学ポテンシャル領域における QCD 有効模型の孔構造の分布の広がりについての研究
福岡工業大学 A

安徳勇知A , 柏浩司 A

近年、相転移に対する空間的なトポロジーの観点からの解析に注目が集まっている [1]。そこで本研究では、QCD 有効模型である QCD-like Potts 模型の相転移をトポロジーの観点から解析した。解析では、相転移があることが分かっている虚数領域に着目し、トポロジーの解析にはパーシステントホモロジー [2] を利用した。具体的には、パーシステント図を作成し、孔構造のbirth time（tB ）と death time（tD ）の比を解析した。
論文 [3] では、tB と tD の比の平均値と最大値、広がりについて調べた。その結果、相転移近傍においてそれらの量に特異な振る舞いがみられることが分かった。本講演では、その結果を受けて、特異な振る舞いの詳細について報告し、作成したパーシステント図にトポロジカルな構造が隠れている可能性についても報告を行う予定である。
参考文献[1] D. Spitz, J. M. Urban, J. M. Pawlowski, Phys. Rev. D 107 (2023) 034506.
[2] 例えば I. Obayashi, T. Nakamura, Y. Hiraoka, Phys. Soc. Jpn. 91 (2022) 091013.
[3] H. A., K. Kashiwa, Universe 9 (2023) 82.

45

F-12

経路最適化法を用いた Stephanov 模型における符号問題の研究
福岡工業大学 A

久好一樹A , 柏浩司 A

本講演では、経路最適化法を用いた Stephanov 模型 [1] における符号問題の改善を目指す研究について発表する。符号問題
は、化学ポテンシャルが有限である場合に、モンテカルロ法による数値計算を行った際の統計誤差の制御が困難になる重大な問題である。化学ポテンシャルが有限でないときは問題なく数値計算を実行できるが、化学ポテンシャルが有限である場合は作用が複素数となり、確率を利用するモンテカルロ計算が困難になる。様々な物理系の解析に符号問題が現れることがあり、量子色
力学 (QCD) など影響を受ける分野は多岐にわたる。本研究では経路最適化法を用いて符号問題の軽減を行う。経路最適化法とは、積分変数を複素空間に拡張し、符号問題が弱い積分経路を機械学習により探索する手法である [2,3]。この手法をある極限
で QCD と一致する Stephanov 模型に適用した。さらに、経路の変形において必要となるヤコビアンを計算コスト削減のために簡略化する近似の影響も報告する予定である。
参考文献[1] M. A. Stephanov, Phys. Rev. Lett. 76, 4472 (1996).
[2] Y. Mori, K. Kashiwa, and A. Ohnishi, Phys. Rev. D96, 111501 (2017).
[3] Y. Mori, K. Kashiwa, and A. Ohnishi, PTEP 2018, 023B04 (2018).

F-13

二次元 XY 模型における孔構造の分布に着目した BKT 転移のパーシステント・ホモロ
ジー解析
福岡工業大学 A

赤星敬太A , 柏浩司 A

近年、統計力学で用いられる物理系の一つである二次元 XY 模型が見せる BKT 転移に関する研究が注目を集めている。二次
元 XY 模型は向き（スピン）を持つ粒子が二次元格子状に並べられたものであり、その他の模型で見られる長距離秩序がもたらす通常の相転移現象が起こらないことが知られている。また、二次元 XY 模型における BKT 転移の発生にはトポロジーが関係していることが示唆されている。そこで、本研究では二次元 XY 模型から得られた位相データのトポロジーを可視化したパーシステント図を生成するために、パーシステント・ホモロジー解析 [1] を用いた。先行研究では、パーシステント図に対して機械学習を用いて分類器を作成し、BKT 転移の識別が行われた [2]。本研究では、パーシステント図そのものに着目し、図中のデータ点の集まり、広がり、飛び出た点などの特徴量を抜き出し統計処理を行うことで、パーシステント図の変化の詳細を可視化した。その上で、BKT 転移とトポロジーの関係を議論する。
参考文献[1] 例えば、I. Obayasi, T. Nakamura, and Y. Hiraoka, J. Phys. Soc. Jpn. 91 (2022) 091013.
[2] N. Sale, J. Giansiracusa, and B. Lucini, Phys. Rev. E 105 (2022) 024121.

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F-14

低温高密度における非閉じ込め転移とカイラル対称性の回復
佐賀大理工 A , 福工大 B

河野宏明A , 柏浩司 B

量子色力学（QCD) の相図の探求は素粒子・原子核物理学だけでなく、宇宙論や天体物理についても重要な問題である。格
子 QCD のシミュレーションによって、バリオン化学ポテンシャルが小さい領域の QCD 相構造は解明されてきた。しかし、バリオン化学ポテンシャルの大きい領域においては、符号問題が存在するために格子 QCD の計算が難しくなり、信頼できる結果は得られていない。このため、量子色力学から導かれると考えられる有効理論（現象論模型）を使った研究が行われたきた。
しかし、それらの有効理論は多くの場合、ハドロン相またはクォーク相に特化したものであり、1 つの理論の枠組みでハドロン相とクォーク相を扱うのは難しい。そこで我々は、バリオン間の斥力を扱う手法である体積排除効果の手法（たとえばを文献[1] を参照）に着目し、そこにハドロン相の模型であるハドロン共鳴ガス模型とクォーク相の有効模型である南部・ヨナ=ラシ
ニオ模型を取り込んだ一体型の模型を構築した [2]。この模型は零温度においてハドロンからクォークに連続的に推移するクロ
スオーバー転移を再現できるが、パラメータの値によっては 1 次転移的な振る舞いも示す。また、音速は 2 つのピークを示すが、1 つはバリオン間の体積排除効果の斥力に関係したピークであり、もう 1 つは、より高密度でおこる急速なカイラル対称性の回復に関係したピークである。
参考文献[1] H. Kouno and F. Takagi, Z. Phys. C 42, 209 (1989).
[2] H. Kouno and K. Kashiwa, arXiv:2310.09738.

F-15

虚数化学ポテンシャル領域におけるバリオンの体積排除効果
佐賀大理工 A , 福工大 B

大島理樹A , 河野宏明 A , 柏浩司 B

中性子星や高エネルギー加速器実験などの研究において、有限密度系の解析は非常に重要である。ところが、量子色力学（QCD）の第一原理計算である格子 QCD では、符号問題という計算不可能性により、有限密度領域での解析が困難である。
そのため、有限密度領域の解析は、QCD 現象論模型により行われてきた。しかしながら、格子 QCD でも、化学ポテンシャル
を純虚数にした場合には符号問題が発生しないという、とても嬉しい事実が知られている。したがって、虚数化学ポテンシャル
領域での模型構築や数値シミュレーションも意味を持つことは明らかである。両者を比較することで、有限密度領域をより正確に記述する模型を模索し決定することが最終目標である。もう 1 つの前提として、クォーク−ハドロン間の相転移を完全に記述する模型が存在しないという QCD における重要問題がある。そこで、本研究では、バリオン間の斥力を考慮するように考案された、体積排除効果 [1, 2] という手法を既設の現象論模型に適用し、幅広い温度領域で格子 QCD 計算を再現することを目指す。まずは、ハドロン共鳴ガス（HRG）模型と呼ばれる、シンプルなハドロンガスの模型を複素化した上で、体積排除効果を適用することで、高温での各物理量（バリオン数密度や圧力など）の特異な振る舞いを見ることにする。
参考文献[1] H. Kouno and F. Takagi, Z. Phys. C 42, 209 (1989).
[2] H. Kouno and K. Kashiwa, arXiv:2310.09738.

47

F-16

片極の二つの点状ホットスポットから得られる光度曲線の解析
佐賀大学理工学研究科 A , 佐賀大学理工学部 B

桐原尚志A , 橘基 B

NICER の観測結果から、従来考えられていた灯台モデルではない片方の極に複数のホットスポットが存在する中性子星モデルが提案され、質量-半径関係に新たな制限が掛けられた。先行研究「Phys. Rev. D 96, 104018」を基に、片極に二つのホットスポットが存在する中性子星から得られるパルスプロファイルを点状近似で作成する。中性子星からのパルスプロファイルを調べるために、静的な球対称時空の一般式を使用して基礎方程式を導出し、観測されるフラックスを記述するための式を得る。また、点状近似に加えて、考慮される時空の重力半径と星の半径の比によって定義されるスモールパラメータの一次近似を採用する。次に、回転軸やホットスポットの位置、質量と半径の比であるコンパクトネスをさまざまに変化させて、パルスプロファイ
ルを作成する。得られたパルスプロファイルは二つのホットスポットの位置関係によって、文献の灯台モデルでのホットスポッ
トが作るものとは異なる折れ曲がりを示した。

F-17

中性子の大きさとニュートリノ
日本文理大学 A , 日本文理大学機械電気工学科 B

竹本義夫A , 島元世秀 B

1. ((水素原子の大きさ))
ボーア半径: r 1 = 5.29177210903 × 10−11 [m], 古典電子半径 : R0 = 2.8179403262 × 10−15 [m] とすると

r1 = 18778.9(= (1x1 = R)2 )微細構造定数0, また

水素の質量エネルギー: 938.7830736 [MeV] , 陽子の質量エネルギー: 938.27208816 [MeV] を用いるとボーア半径上の電子エネルギーm c2 − x1! ee 1 (運動 + ポテンシャルエネルギー) = 8.186886403915259 × 10−14 [kgm2 /s2 ] と1
1 − x1(938.7830736 - 938.27208816) ×1.602176634 × 10−19 × 106 = 8.1868893228223 × 10−14 [kgm2 /s2 ] は一致する。

2. ((中性子の大きさ))
中性子の質量エネルギ:939.56542052 [MeV] , 陽子の質量エネルギー:938.27208816 [MeV] を用いて

m c2 − 1! ee x (Energy) = (939.56542052−938.27208816)×1.602176634×10−19 ×106 (= 2.07214688112×10−13 )[kgm2 /s2 ] を解くと
11− xx = 1.0225790897244948(中性子半径), r = x R 0 = 2.8815668139984321 × 10−15 [m] となる。

*これにより、ニュートリノは水素電子の遷移時放射光と同様のものとして解釈できます。

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